Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki ..., Ćwiczenia z Fotografia

Pobierz Wyznaczanie długości fali świetlnej za pomocą siatki ... i więcej Ćwiczenia w PDF z Fotografia tylko na Docsity!

ĆWICZENIE

WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ŚWIETLNEJ

ZA POMOCĄ SIATKI DYFRAKCYJNEJ

1. Wykaz przyrządów - Transmisyjne siatki dyfrakcyjne (S) : typ „A” - 50 linii na milimetr oraz typ „B”; - Laser lub inne źródło światła monochromatycznego (PM); - Ekran ze skalą milimetrową (E); - Ława optyczna ze skalą milimetrową; - Szczelina (O); 2. Cele ćwiczenia - Wyznaczenie długości fali emisji lasera lub innego źródła światła monochromatycznego; - Wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej; 3. Schemat układu pomiarowego Rys.1 Schemat układu eksperymentalnego. 4. Przebieg ćwiczenia Czynności związane z ustawieniem prawidłowej konfiguracji eksperymentu: (a) Zamontuj na jednym z końców ławy optycznej źródło promieniowania monochromatycznego/laser (PM); (Wyjście PM skieruj w oddalony koniec ławy, wyjście PM powinno znajdować się ok. 16 cm nad blatem stołu – patrz dolny schemat Rys.1) (b) Zamontuj szczelinę (O) na ławę optyczną; (Środek szczeliny powinien znajdować się ok. 16 cm nad blatem stołu) (c) Włącz PM i obserwuj emisję światła; UWAGA: Nigdy nie patrz bezpośrednio w światło lasera i upewnij się, czy światło laserowe nie rozprasza się na inne układy eksperymentalne. Przy braku ostrożności w tym zakresie może dojść do podrażnienia nerwu wzrokowego;

(d) Przesuwaj szczelinę O na ławie optycznej od położenia wyjścia źródła monochromatycznego/lasera (PM) do końca ławy i z powrotem. Tak skoryguj pozycję źródła PM, aby w każdym położeniu szczeliny (O) na ławie optycznej światło przechodziło przez jej środek; (e) Na drugim końcu ławy optycznej zamontuj ekran E. Światło z monochromatycznego źródła/lasera powinno rozpraszać się na tle skali milimetrowej ekranu. Uwaga , ekran powinien być ZAWSZE w pozycji dokładnie prostopadłej do osi ławy optycznej, a korekcja jego położenia podczas pomiarów może wprowadzać istotne błędy w pomiarze. W razie stwierdzenia zmiany położenia ekranu pomiary należy powtórzyć. (f) Tak wyreguluj pozycję ekranu E, aby wiązka światła (bez zamontowanej siatki dyfrakcyjnej) rozpraszała się w pozycji “0” na ekranie. Pozycja ta wyznacza projekcję źródła światła bez efektu dyfrakcji (patrz fotografia obok); (g) W tak skonfigurowany układ wstaw siatkę dyfrakcyjną (S) pomiędzy źródło światła a ekran, aby wiązka światła przechodziła przez jej środek. Na ekranie powinny być widoczna projekcja obrazu dyfrakcyjnego (podobnie jak na fotografii obok). Jeśli nie widać obrazu dyfrakcyjnego (np. projekcja obrazu dyfrakcyjnego w pionie), skoryguj ustawienie siatki dyfrakcyjnej obracając ją w uchwycie o kąt 90 stopni wzgl. osi wyznaczanej przez bieg promieni światła ze źródła PM. (h) Układ jest gotowy do pomiarów A. Wyznaczenie długości fali emisji lasera lub innego źródła światła monochromatycznego; a. Upewnij się, że układ jest prawidłowo ustawiony i wiązka światła ze źródła monochromatycznego/lasera rozprasza się w pozycji “0” na ekranie; b. Wstaw siatkę dyfrakcyjną oznaczoną literą “A” tak, aby wiązka światła przechodziła przez jej środek. Na ekranie zaobserwuj kolejne rzędy dyfrakcji światła po obu stronach pozycji “0”; c. Ustaw siatkę w odległości L 1 ~300 mm od ekranu; d. Odczytaj i zanotuj Li wraz z niepewnością związaną z odczytem jej wartości - u(Li) , oraz odczytaj pozycję linii dyfrakcyjnych po prawej – xnpi , i lewej - xnli stronie pozycji “ 0 ” na ekranie wraz odpowiednimi niepewnościami u(xnpi) , u(xnli). Odczyt wykonaj dla n =1,2,3,4,5 rzędu dyfrakcji dla każdej ustalonej pozycji Li ; e. Dla kilku (proponowana ilość 5, ostatecznie liczbę wyznacza prowadzący) różnych odległości Li ekranu od siatki dyfrakcyjnej (przy czym Li >300 mm i odstępy między kolejnymi Li nie mniejsze, niż 20 mm) wykonaj czynności z pkt. d.; B. Wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej; a. Upewnij się, że układ jest prawidłowo ustawiony i wiązka światła ze źródła monochromatycznego/lasera rozprasza się w pozycji “ 0 ” na ekranie; b. Wstaw siatkę dyfrakcyjną oznaczoną literą “B” tak, aby wiązka światła przechodziła przez jej środek. Na ekranie zaobserwuj kolejne rzędy dyfrakcji światła po obu stronach pozycji “ 0 ”; c. Ustaw siatkę w odległości L 1 ~50 mm od ekranu;

6. Proponowane tabele do wykorzystania w zapisie wyników eksperymentu i obliczeń Tabela 1. Wyniki pomiarów dla części eksperymentalnej “A” – wyznaczenie długości fali źródła monochromatycznego Tabela 2. Wyniki obliczeń dotyczących części eksperymentalnej “A” – wyznaczenie długości fali źródła monochromatycznego. Wyniki pomiarów dla wyznaczenia dł. fali linii monochromatycznej źródła Li (mm) u(Li) (mm) n xlni (mm) u(xlni) (mm) xlpi (mm) u(xlpi) (mm) 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Siatka “A” posiada 50 linii/mm Stała siatki “A” : d(mm)= Wyniki obliczeń dla wyznaczenia dł. fali linii monochromatycznej źródła 𝐿!,! (mm)

(mm)

(mm)

(mm) sin Θ!,! u(sin Θ!,!) 𝜆!,! (mm) Wartość średnia: 𝜆(nm)= Odchylenie standardowe: u (𝜆)(nm)=

Tabela 3. Wyniki pomiarów dla części eksperymentalnej “B” – wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej. Wyniki pomiarów dla wyznaczenia stałej siatki dyfrakcyjnej Li (mm) u(Li) (mm) xli (mm) u(xli) (mm) xpi (mm) u(xpi) (mm) Tabela 4. Wyniki obliczeń dla części “B” – wyznaczenie stałej siatki dyfrakcyjnej. Wyniki obliczeń dla wyznaczenia stałej siatki dyfrakcyjnej 𝑥! (mm)

(mm) sin Θ! uc(sin Θ!) Wartość średnia: sın𝜃= Odchylenie standardowe: u (sınθ)= d (μm)= uc(d) (μm)=