Siatka

Nasza ocena:

5
Pobrań: 7
Wyświetleń: 679
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Siatka - strona 1 Siatka - strona 2 Siatka - strona 3

Fragment notatki:


I. Zagadnienia teoretyczne Jak wiadomo, umieszczenie na drodze fali świetlnej przeszkody lub ekranu z  otworami powoduje powstanie za tymi przeszkodami strefy cienia.  Obszar ten można  łatwo wyznaczyć geometrycznie, przyjmując że światło rozchodzi się liniowo.   Niestety tak nie jest.  Dokładniejsze obserwacje wskazują na to, iż fala świetlna  przenika w obszar cienia geometrycznego.  Takie przenikanie, połączone  z  powstaniem interferencyjnego rozkładu w różnych kierunkach nazywamy  dyfrakcją .  Już w 1803 r. Thomas Young zademonstrował swoje słynne doświadczenie z  dwiema szczelinami, pokazując, że wiązki światła z pojedynczego źródła interferują ze  sobą, tworząc na ekranie maksima i minima, tak zwane prążki interferencyjne.  W  przypadku dwu szczelin, istnieje taki punkt na ekranie, do którego drogi wiązek  wychodzących z obu szczelin są takie same.  (Po przejściu przez szczeliny światło  ulega dyfrakcji, i stąd jest możliwa ta sytuacja, gdzie np. dwie równoległe wiązki po  przejściu przez szczeliny ulegają odchyleniu i zbiegają się w jednym punkcie na  ekreanie).  Ponieważ wiązka światła jest falą świetlną, w tym przypadku zachodzi  wzmocnienie interferencyjne (nałożenie się dwu szczytów fal) i powstaje centralny,  jasny prążek.  Do podobnego wzmocnienia dochodzi, gdy różnica dróg obu wiązek  jest całkowitą wielokrotnością długości fali; jeżeli jest nieparzystą wielokrotnością  połowy długości fali, mamy na ekranie ciemny prążek (wygaszanie interferencyjne). Rozpatrzmy obraz dyfrakcyjny dawany przez jedną szczelinę.  Niech na  szczelinę pada fala płaska; rozpatrzmy przypadek fali biegnących z dwu przeciwległych  krawędzi szczeliny pod kątem  θ   :             fala płaska                                    b     θ                                                                                           b  sin θ                      Róznica dróg przebywanych przez obie wiązki wynosi  bsin θ.  Jeżeli podzielimy  szczelinę na pół i weźmiemy pod uwagę także światło wychodzące ze środka  szczeliny, jego droga będzie różniła się od pozostałych o  (b/2) sin θ . Jeżeli  (b/2) sin θ = λ /2 , gdzie λ jest długością fali, światło ze środka szczeliny wygasza się ze  światłem z obu krawędzi - otrzymujemy minimum (interferencyjne wygaszanie światła)  dla sin θ = λ /b .  Jednocześnie w dalszym ciągu otrzymujemy centralne maksimum, gdyż 

(…)

… wygaszanie będzie
zachodzić pod wieloma kątami, maksima te będą bardzo ostre.
Układ bardzo wielu szczelin nazywamy siatką dyfrakcyjną. W tym przypadku
oczywiście w dalszym ciągu zachodzi zależność dsinθ=nλ; symbol d, oznaczający
odległość pomiędzy kolejnymi szczelinami nazywa się stałą siatki:
θ
P
d
Należy zwrócić uwagę na fakt, że obecność soczewki skupiającej nie
wywołuje dodatkowej różnicy dróg optycznych promieni. Siatkę otrzymuje się
poprzez precyzyjne grawerowanie wielu równoległych linii na płytce szklanej. Miejsca
pomiędzy liniami przepuszczają światło i pełnią rolę szczelin. Typowa siatka
dyfrakcyjna zawiera kilka tysięcy linii na centymetr. Stąd na przykład stała siatki dla
typowej siatki o 5000 liniach na centymetr wynosi 1/5000 cm, czyli 2 mikrony. Siatka
dyfrakcyjna jest użyteczna do mierzenia długości fali światła. Ponieważ kąty, pod
jakimi powstają maksima zależą od długości fali światła, siatka dyfrakcyjna w naturalny
sposób rozkłada światło na jego widmo. Dzięki tej zdolności znajduje szerokie
zastosowanie w spektroskopii.
II. Opis doświadczenia
Celem doświadczenia było obliczenie stałej siatki dyfrakcyjnej korzystając z
pomierzonych wartości kątowych odpowiadających położeniu par…
…. nieprecyzyjnością ustawienia siatki dyfrakcyjnej względem
strumienia światła, czy też może zabrudzeniem / nieostrością okularu.

… można łatwo obliczyć średnią wartość stałej siatki, która
wynosi 13380 nm, czyli 13.38 µm.
IV. Rachunek błędu
Ponieważ licząc stałą siatki korzystano z równania d= nλ/sinθ, gdzie jedyną
zmienną uzyskiwaną doświadczalnie, a zatem wprowadzającą czynnik błędu, był
pomiar kąta, licząc różniczkę zupełną można było policzyć tylko jedną pochodną:
d
n
 
cos

sin 2 
Następnie podstawiono n i θ dla każdej pary…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz