Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej

Nazwisko i imię studenta Policha Krzysztof						Symbol grupy WT 3.2
Data wyk. Ćwiczenia 1997-01-08		Symbol ćwiczenia 9.1		Temat zadania Wyznaczanie długości fal świetlnych przy pomocy siatki dyfrakcyjnej.
	ZALICZENIE			Ocena	Data	Podpis

1. Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie długości fal świetlnych przy pomocy siatki dyfrakcyjnej.

2., Część teoretyczna

Światło jest szczególnym rodzajem promieniowania elektromagnetycznego. Charakteryzuje się tym, że w pewnych warunkach zachowuje się jak fala a w innych jak strumień fotonów.

Dyfrakcja jest to odchylenie od rozchodzenia się światła, które nie może być objaśnione poprzez odbicie ani załamanie.

Siatka dyfrakcyjna jest to układ bardzo wielu równoległych i równoodległych od siebie szczelin.

Zjawisko dyfrakcji tłumaczy zasada Huygensa, która mówi, że każdy punkt ośrodka, do którego dobiega czoło fali, może być rozważany jako źródło fali elementarnej. Nowa powierzchnia falowa jest obwiednią wszystkich fal elementarnych.

A ε

Z₁ λ

λ

Z₂ λ

Rys do zasady Huygensa i interferencji fal.

Rozróżniamy dwa typy dyfrakcji: dyfrakcję Fraunhofera i Frensela.

Dyfrakcja Fraunhofera zachodzi wtedy, gdy fala osiągająca i opuszczająca przeszkodę lub otwór jest falą płaską. Znaczy to, że źródło światła i płaszczyzna obserwacji są w bardzo dużej odległości od otworu. W praktyce oznacza to konieczność stosowania soczewek w celu uzyskania równoległej wiązki padającej i następnie skupienia promieni na ekranie.

Minima dyfrakcyjne wystąpią, gdy różnica będzie wielokrotnością połówek długości fali a/2*sinϕ=n*λ/2, czyli

a * sinϕ = n * λ

Maksima wystąpią (w przybliżeniu ) pośrodku między minimami, tj.

A * sinϕ = (n + 0.5 ) * λ

i

a * sinϕ = 0

3.Wykonanie ćwiczenia.

• 
  Schemat zestawu służącego do wyznaczania zakresu długości fal, przy zastosowaniu siatki dyfrakcyjnej.

ś.d

ż

l' f₂

F

l

F - filtr

ż - źródło światła

ś.d - siatka dyfrakcyjna

ε - ekran

Dla prążków pierwszego rzędu ( m.=1)

i

Korzystając ze wzoru d * sinϕ = m * λ , m = 0, 1, 2, 3, ..... otrzymujemy wyrażenie na długości fal odpowiadające obu brzegom części widma światła monochromatycznego :

i

• Wyniki pomiarów

Wyniki pomiarów zestawione zostały w tabeli.

Lp.	Rodzaj filtru	m	l [m]	h1 [m]	h2 [m]	h=(h1+h2)/2 [m]	λ [m]*10^-7	d [m]
1		1	0.65	0.072	0.0745	0.0733	5.94
2		1	0.33	0.036	0.04	0.038	6.06	5.27 * 10^-6
3		1	0.485	0.0525	0.0845	0.0685	7.36
4		1	0.4	0.0435	0.0465	0.045	5.92

m

6.06 * 10^-7 m

7.36 * 10^-7m

5.92 * 10^-7 m

4. Dyskusja błędów.

Wyznaczam błąd pomiaru metodą różniczkowania funkcji

1.59 * 10^-5

1.83 * 10^-6

Δh = (h₂ - h₁) * 10^-3m =(0.0845 - 0.0525) *10^-3m. = 0.032 *10^-3m.

Δl = 2 *10^-3m.

σ_max% = σ_max * 100% =0.0069 * 100 = 0.69 %

Δλ = λ * σ_max = 6.06 * 10^-7 m * 0.0069 = 4 * 10^-9 m

6.02 * 10^-7 m < λ < 6.1 * 10^-7 m

1

0

1

ε