To tylko jedna z 3 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
1 Ćwiczenie 46 Wyznaczanie stałej siatki dyfrakcyjnej I. Zagadnienia do samodzielnego opracowania 1. Światło jako fala elektromagnetyczna. 2. Interferencja fal świetlnych. 3. Zjawisko dyfrakcji fal. II. Wprowadzenie Siatką dyfrakcyjną nazywamy zbiór dużej liczby równoległych wąskich szczelin, oddzielonych równymi, nieprzeźroczystymi przerwami. Siatkę dyfrakcyjną uzyskuje się np. przez zarysowanie równoległymi rowkami płasko-równoległej płytki szklanej. Powierzchnie nie zarysowane tworzą szczeliny, matowe rowki zaś nie przepuszczają światła. Odległość d równa sumie szerokości szczeliny i nieprzeźroczystej przerwy nazywa się stałą siatki. Aby zrozumieć działanie siatki dyfrakcyjnej, zauważmy, że każda szczelina zgodnie z zasadą Huyghensa staje się źródłem fali cząstkowej. W ośrodku jednorodnym i izotropowym są to fale kuliste. Wskutek interferencji fal cząstkowych z każdej szczeliny wychodzą ugięte, rozbieżne wiązki światła. d α A B C O 1 2 3 Rys. 1. Rozkład prążków dyfrakcyjnych na siatce dyfrakcyjnej Rozpatrzmy wiązkę ugiętą pod kątem α . Różnica dróg między promieniami 1 i 2 czy 2 i 3 z sąsiednich szczelin wynosi α sin d AB = , zaś między 1 i 3 - α sin 2 d AC = ; ogólnie między 1 i 1 + m promieniem - α sin d m . Jeżeli zatem promienie sąsiednie interferując dają maksimum, to wszystkie promienie sprowadzone do jednego punktu za pomocą soczewki wzmocnią się i dadzą silne maksimum. Dla promieni ugiętych pod kątem α maksima otrzymuje się, gdy: λ α k d = sin Liczba k nazywa się rzędem widma. Przy tej samej wartości stałej siatki d , maksima powstają zawsze w tych samych miejscach, niezależnie od liczby szczelin w siatce. Maksima te nazywane są głównymi. Warunkiem powstawania maksimów jest, aby dla promieni sąsiednich różnica dróg równała się całkowitej wielokrotności długości fali λ . W siatce zawierającej m szczelin różnica dróg promieni skrajnych w tym przypadku wynosi λ α k m d m = sin . Im więcej szczelin w siatce, tym węższe i 2 intensywniejsze są maksima główne. Oprócz maksimów głównych występują również maksima wtórne. Biorą się one z interferencji promieni z pewnej ilości szczelin i są widoczne w obszarach minimów oddzielających maksima. Przy dużej liczbie szczelin maksima wtórne niemalże zanikają i pozostają tylko maksima główne. Ćwiczenie polega na wyznaczeniu stałej siatki dyfrakcyjnej tj. odległości między dwiema sąsiednimi szczelinami lub przesłonami. Wielkość tę oznaczamy przez d . Zakładam, że na siatkę pada fala płaska światła monochromatycznego (warunek ten
(…)
…
α1
0
C
y
-1
Rys. 2. Powstawanie prążków dyfrakcyjnych na siatce dyfrakcyjnej
Z rysunku 2 wynika, że różnica dróg ∆ = d sin α , co prowadzi do warunku
d sin α k = kλ .
W miejscu oznaczonym O (prążek zerowy) różnica dróg optycznych dla obu
promieni wynosi zero. Odpowiada to wartości k = 0 w powyższym wzorze. W
miejscach oznaczonych + 1 , − 1 wiązki światła tworzą prążki pierwszego rzędu
( k = ±1…
… określający stałą siatki dyfrakcyjnej:
d = kλ
2
xk + y 2
xk
(1)
III. Wykonanie ćwiczenia
W skład układu pomiarowego wchodzi siatka dyfrakcyjna z dodatkowym
układem optycznym (szczelina-soczewka) poprawiającym kolimację wiązki. Siatkę
dyfrakcyjną oświetla się światłem monochromatycznym.
1. Zestawić układ optyczny wg wskazówek prowadzącego.
2. Włączyć źródło światła.
2
3. Ustawić siatkę dyfrakcyjną…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)