To tylko jedna z 12 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Ćwiczenie 84 WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ
Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z działaniem siatki dyfrakcyjnej, wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej oraz długości fali badanych widm.
Zagadnienia: Ugięcie światła, siatka dyfrakcyjna, pomiar długości fali
świetlnej.
84.1. Wprowadzenie
Siatka dyfrakcyjna
Przed przystąpieniem do ćwiczenia należy zapoznać się ze wstępem W1
Wstęp do ćwiczeń z interferencji i dyfrakcji światła rozdział W1.4, zwracając szczególną uwagę na rozkład natężenia światła na ekranie oświetlonym dwiema wiązkami światła wychodzącymi z dwóch źródeł punktowych oraz na rozkład natężenia światła na ekranie oświetlonym przez wiązkę światła przechodzącą przez jedną szczelinę, zrobioną w nieprzezroczystej przysłonie.
Wiązka światła przechodząc przez dwie jednakowe, wzajemnie równoległe szczeliny ulega na nich ugięciu, dając po przejściu przez nie dwie spójne (koherentne), interferujące ze sobą fale. W wyniku interferencji otrzymuje się na ekranie umieszczonym w znacznej odległości za szczelinami jasne i ciemne prążki interferencyjne. Jest to znane z ogólnego kursu fizyki doświadczenie Younga z opisem którego należy się zaznajomić przed przystąpieniem do ćwiczenia.
Siatka dyfrakcyjna jest w zasadzie powieleniem doświadczenia z dwiema szczelinami. Zasadnicza różnica polega na tym, że zamiast dwóch znajduje się
196
na niej duża liczba (od kilkudziesięciu do kilkunastu tysięcy) jednakowych, równoodległych szczelin. Z tego powodu przez siatkę dyfrakcyjną przechodzi znacznie więcej światła niż przez dwie szczeliny w doświadczeniu Younga.
Załóżmy, że płaska fala świetlna pada prostopadle na siatkę dyfrakcyjną z lewej strony jak pokazano na rys. 84.1. Pamiętamy, że każdy punkt szczelin siatki jest źródłem elementarnej fali kulistej. Wybierzmy spośród wielu, jeden określony kierunek promieni ugiętych pod kątem θ do początkowego biegu
promieni.
Jeżeli d jest odległością pomiędzy szczelinami to różnica ∆ przebytych dróg pomiędzy dwoma promieniami ugiętymi na sąsiednich szczelinach (od ich szczeliny do wspólnego czoła fali za siatką) (rys. 84.1) wyraża się podobnie jak w doświadczeniu Younga, równaniem
∆ = d sinθ . (84.1)
(…)
… rozdzielczą siatki można zwiększyć używając siatki o większej liczbie szczelin N lub wykorzystując wyższe rzędy
dyfrakcji
m > 1 . Należy zwrócić uwagę na fakt, że chromatyczna zdolność
rozdzielcza, w przeciwieństwie do dyspersji kątowej jest niezależna od stałej siatki d.
203
Rys. 84.5. Schemat układu pomiarowego: O - oświetlacz, M - monochromator, F - filtr interferencyjny, Św - światłowody, E - ekran…
… transmisyjnych są metody fotograficzne lub holograficzne. W metodach tych, na specjalnych kliszach fotograficznych, o bardzo wysokiej zdolności rozdzielczej, rejestruje się obraz jasnych i ciemnych narysowanych linii lub jasnych i ciemnych, wzajemnie równoodległych prążków interferencyjnych. W taki sposób można uzyskiwać siatki dyfrakcyjne o bardzo dużej gęstości linii, nawet do 4000 linii/mm.
W siatkach…
… w pryzmacie.
Chromatyczna zdolność rozdzielcza siatki
Chromatyczna zdolność rozdzielcza siatki, podobnie jak i pryzmatu, jest miarą zdolności rozdzielenia dwóch blisko siebie leżących linii widmowych o długościach fali λ i λ + ∆λ. Jeżeli obrazy dyfrakcyjne w m-tym rzędzie dyfrakcji tych dwóch linii są na tyle rozsunięte, że maksimum jasności jednej linii przypada na najbliższe minimum drugiej linii (zgodnie…
… wyznaczonego z rachunku błędów. Podczas obliczania błędu ∆λ wyznaczanej długości fali przepuszczanej przez filtr interferencyjny należy się posłużyć wyliczonym wcześniej błędem stałej siatki ∆d.
207
m
1
2
…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)