Doświadczenie z długością fali świetlnej i siatka dyfrakcyjną

rysunki sa dostepne w załaczniku do pobrania
Opis doświadczenia na fizykę:
Nr doświadczenia: Temat: Wyznaczanie ogniskowej soczewki skupiającej i rozpraszającej.
Data: Wykonawcy doświadczenia: Ocena

I Przyrządy
· Laser
· Przymiar
· Ekran
· Siatka dyfrakcyjna
· Statyw


II Teoria

Do dokładnych pomiarów długości fal świetlnych służy prosty przyrząd, zwany siatką dyfrakcyjną. Jest to płaska płytka szklana o równej grubości, mająca wiele równoległych rys w odstępach mniejszych od 1mm. Rysy płytki odgrywają rolę zasłon, natomiast przerwy między nimi – rolę szczelin przepuszczających światło. Jeżeli na siatkę pada prostopadle wiązka światła jednobarwnego, o długości fali l to każda jej szczelina staje się żródłem fal elementarnych powierzchnię fal ugiętych można wyznaczyć prowadząc styczne do okręgów przesuniętych o 2,3,4,,,,k długości fali. W wyniku interferencji następuje wzmocnienie światł w kierunkach prostopadłych do powierzchni fal ugiętych , którym odpowiadają kąty q1, q2 spełniające warunek:
sinq1 =l/d , sinq2 = 2l/d , ... , sinqk=kl/d
gdzie d to stała siatki
q to kąt miedzy promieniem padającym bez ugięcia a promieniem ugiętym
Z powyższego wzoru można wywnioskować że l=dsinq/n. Z definicji kata q wiemy, ze
sinq = a/a2+l2
gdzie a to odległość od promienia nie ugiętego do promienia ugiętego na ekranie
l to odległość między siatka dyfrakcyjną a ekranem
n to rząd widma.
Podstawiając za sinq to wyrażenie a/a2+l2 otrzymamy wzór , z którego obliczymy l:
l=(da/a2+l2)/n


III Przebieg doświadczenia

Montaż całego zespołu tak, ze laser ustawiamy na poziomej płaszczyźnie na drodze promieni emitowanych przez laser umieszczamy siatkę dyfrakcyjną wkręconą uprzednio w statyw. W pewnej odległości ustawiamy ekran. Po włączeniu lasera mierzymy odległości poszczególnych widm i zapisujemy je w tabeli wyników. Wszystkie pomiary zostały wykonane dla jednej wartości l=1300mm.



IV Tabela wyników

Lp. Rząd widma a Wartość a [mm]
1 1 151
2 2 301
3 3 448

Na podstawie tych danych jesteśmy już w stanie obliczyć długość fali świetlnej

V Przykładowe obliczenia
Liczymy długość fali świetlnej
l=(da/a2+l2)n
d=1/150=0,00(6)
a1=151
a2=301
a3=448
l=1300
n=1 dla a1
n=2 dla a2
n=3 dla a3
l=(0,006x151/1512+13002)/1
l=0,9/1308=0,000687=687nm
VI Dyskusja błędów

Błędy pomiarowe wynikają z kilku czynników:
· Niedokładności pomiaru i odczytu wartości które mierzyliśmy przymiarem
· Niedokładnością siatki dyfrakcyjnej
· Nie prostopadłe ustawienie ekranu względem lasera

VII Wnioski

Na podstawie obliczeń z punktu V wnioskuję, że długość fali wynosi 687nm co odpowiada przeciętnej długości światła o podobnej barwie.