Laboratorium fizyki

Ćwiczenie nr 4

Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej

Interferencja światła

Cel ćwiczenia

Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej.

Zagadnienia do kolokwium

Własności widmotwórcze siatki dyfrakcyjnej, siatka dyfrakcyjna, siatka refreksyjna

(odbiciowa), efekt interferencyjny, interferencja światła.

Zestaw przyrządów

Laser 635 nm, cztery siatki dyfrakcyjne o różnej strukturze i gęstości szczelin, ekran, uchwyt na siatki w oprawkach slajdowych.

Przebieg ćwiczenia

1. Zestaw pomiarowy jest przedstawiony na schemacie 1.

Schemat 1. Dyfrakcja światła na siatce

2. W celu dobrej obserwacji obrazu dyfrakcyjnego należy umieścić ekran w znacznej odległości od źródła minimum0,5 m.

3. Włączyć źródło światła laserowego promieniowania . Oprócz zerowych maksimum i minimum można zaobserwować dalsze prążki o słabnącym natężeniu.

4. Powtórzyć pomiary na innych siatkach dyfrakcyjnych.

5. Kąt ugięcia, przy którym powstają jasne prążki jest dla obrazu otrzymywanego za pomocą siatki dyfrakcyjnej określony wzorem:

gdzie α - kąt ugięcia,

n - numer prążka liczony od zerowego maksimum w centrum (0, 1,2,...)

d - gęstość siatki (wyrażona odległością pomiędzy szczelinami siatki)

λ - długość fali światła

6. Zmierzyć odległość pomiędzy prążkami.

7. Zmierzyć odległość pomiędzy siatką a ekranem.

8. Wyznaczyć długość fali promieniowania padającego na siatkę.

4b) Dyfrakcja światła na okrągłym i kwadratowym otworze

Cel:

obserwacja obrazu dyfrakcyjnego powstałego podczas przejścia światła przez okrągły i kwadratowy otwór

Zestaw sprzętów

Laser, ekran, okrągły i kwadratowy otwór

Przebieg doświadczenia

1. W celu dobrej obserwacji obrazu dyfrakcyjnego należy umieścić ekran w znacznej odległości od źródła minumum 0,5 m.

2. Włączyć źródło światła laserowego promieniowania .

3. W miejsce siatki dyfrakcyjnej należy wstawić okrągły lub kwadratowy otwór.

4. Po przejściu światła przez otwór należy zaobserwować powstały obraz dyfrakcyjny, który tworzy promieniście rozchodzące się okręgi z wspólnym najbardziej intensywnym środkiem. Przy kwadratowym otworze jest to zbiór kwadratów ze wspólnym środkiem o największej intensywności promieniowania.

5. Wyznaczyć kąt ugięcia ze wzoru:

;

gdzie α - kąt ugięcia,

k - 0, 1, 2, ...numer wybranego maksimum dyfrakcji;

D - średnica okrągłego otworu

λ - długość fali światła

4 c) Interferencja światła na szkiełku mikroskopowym

Cel

Obserwacja obrazów interferencyjnych

Zagadnienia do kolokwium

Spójność światła , warunki obserwacji interferencji, długość fali, warunki wzmocnienia i osłabienia , interferencja przy przejściu światła przez zespół równoległych szczelin, narysować schemat powstawania interferencyjnych maksimów przy ugięciu światła na siatce dyfrakcyjnej.

Wykaz sprzętu

Laser 635 nm, szkiełko mikroskopowe, ekran

Przebieg doświadczenia

1. Zbudować układ przedstawiony na schemacie 2.

Schemat 2. Schemat doświadczenia interferencji światła na szklanej płytce płaskorównoległej

2. Podczas przechodzenia wiązki laserowej przez płasko równoległą płytkę szklaną część światła odbija się wewnętrznie w szkle.

3. Światło odbite stopniowo wychodzi z obu stron szkiełka mikroskopowego w określonych interwałach wzdłuż tych powierzchni następuje pomiędzy tymi wiązkami interferencja.

4. Na ekranie, który jest ustawiony prostopadle do wiązki odbitej lub przechodzącej za płytką szklaną zaobserwuje się prążki interferencyjne.

4 d) TABELA POMIAROWA

Numer pomiaru	k	D[mm]					dśr [mm]	d [mm]	λ [mm]
				1	2	3				4	5
1.
2.
3.
4.
5.

k: 0, 1, 2, ...numer wybranego maksimum dyfrakcji;

D: średnica okrągłego otworu

λ : długość fali światła

d: gęstość siatki (wyrażona odległością pomiędzy szczelinami siatki)

Opracowanie i przygotowanie instrukcji dr Renata Bal

---