Jonasz Załęski 22.11.2006

150301

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

INSTYTUT FIZYKI

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 84

Temat: Wyznaczanie długości fali świetlnej

za pomocą siatki dyfrakcyjnej.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest doświadczalne wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej , wyznaczenie chromatycznej zdolności rozdzielczej oraz dypresji kontowej siatki dyfrakcyjnej a także pomiar długości fali świetlnej przepuszczanej przez filtr interferencyjny.

Zestaw przyrządów użytych w ćwiczeniu

1. siatki dyfrakcyjne

2. filtry interferencyjne ,

3. oświetlacz z zasilaczem,

4. monochromator z zasilaczem

5. ekran ze skalą i szczeliną ,

6. obrazowody

7 ława optyczna z podziałką ,

8. Suwmiarka ,

Opis układu pomiarowego:

Wyniki pomiarów

I Wyznaczanie stałem siatki

λ = 575 ± 1 [nm]

m	L [cm]	lm [cm]	∆ lm [cm]	pm [cm]	∆ ap [mm]	sin	∆sin	sin śr	∆ sin śr	d [μm]	∆ d [μm]	∆ d/d [%]	d śr [μm]	∆ d śr [μm]
1	15	17,9	0,1	31,8	0,1	0,42	0,0084	0,34	0,00645	1,82	0,0343	1,89	1,83	0,027
		20		16,3			33,4									0,39	0,0063
		25		19,4			30,6									0,22	0,0047
	2	15		7,8			41,2									0,74	0,0060	0,65	0,0061	1,85	0,0197	1,06
		20		3,8			45,2									0,72	0,0048
		25		10,9			38,2									0,48	0,0073

Wzory wykorzystane w obliczeniach

Sinus kąta ugięcia

Błąd sinus Θ

Stała siatki dyfrakcyjnej

Błąd ∆d

II Wyznaczanie chromatycznej zdolności rozdzielczej siatki dyfrakcyjnej

Szerokość czynna: s = 34,30 +- 0,05 [mm]

m - rząd dyfrakcji

N - liczba szczelin siatki dyfrakcyjnej

s - szerokość czynna

d - stała siatki

III Wyznaczanie dypresji kontowej

m	λ [nm]	∆ λ [nm]	lm [cm]	∆ lm [cm]	pm [cm]	∆ ap [mm]	cos Θ	∆ cos Θ	dΘ / dλ [rad/m]*10^3	∆ dΘ / dλ [rad/m]*10^3	∆ dΘ / dλ / dΘ / dλ [%]
1	650	1	16,8	0,1	32,9	0,1	0,952	0,09	577,1	41,5	7,2
			600				17,5		32,2		0,959	0,08	572,6	40,3	7
			550				18,3		31,5		0,967	0,07	568,2	36,6	6,5
			500				18,9		31,0		0,972	0,06	565,2	32,9	5,8
			450				19,5		30,3		0,977	0,04	562	26,6	4,7
			400				20,1		29,7		0,982	0,04	559,4	20,6	3,7
	2		650				3,6		45,6		0,766	0,41	1 434,9	247,9	17,3
			600				6,3		42,8		0,808	0,35	1 339,8	239,6	17,9
			550				9,1		40,4		0,848	0,28	1 276,7	197,4	15,5
			500				11,3		38,1		0,881	0,22	1 227,8	155,7	12,7
			450				12,9		36,8		0,902	0,19	1 199,4	148,6	12,4
			400				14,3		35,7		0,919	0,15	1 177,1	145,9	12,3

Wzory wykorzystane w obliczeniach

Dypresja kontowa siatki dyfrakcyjnej

Błąd ∆ dΘ / dλ

Błąd ∆ cos Θ

IV Wyznaczanie długości fali przepuszczanej przez filtry optyczne

m	L [cm]	lm [cm]	∆ lm [cm]	pm [cm]	∆ pm [cm]	sin Θ m śr	∆ sin Θm śr	λ [nm]	∆ λ [nm]	λ śr [nm]	∆ λ śr [nm]
1	20	17,2	0,1	32,5	0,1	0,363	0,007	661,2	16,4	664,8	11,6
		15		19									29,9
		10		20,6									29,1
	2	20		8,3									44		0,723	0,009	668,4	6,9
		15		12,6									39
		10		13,3									35,4

Wzory wykorzystane w obliczeniach

Długość fali

Błąd ∆λ

Wykres zależności dΘ/dλ (dla m = 1)

Wykres zależności dΘ/dλ (dla m = 2)

Wnioski

W ćwiczeniu należało wyznaczyć stałą siatki dyfrakcyjnej, jej chromatyczną zdolność rozdzielczą, dypresję kontową oraz obliczyć długości fal emitowanych przez różne źródła. W ćwiczeniu użyliśmy dość dokładnych przyrządów, największy wpływ na błędy pomiarowe może mieć niedokładność odczytu położeń pozornych obrazów na ekranie. Na podstawie wyliczonych błędów można stwierdzić , że pomiarów dokonano z dość dużą precyzją, tzn. względne błądy pomiarów nie przekraczają pojedynczych procentów, tylko dla wyliczenia dypresji kontowej są one większe.

---