Question

Pomiar długości fali przy pomocy siatki dyfrakcyjnej
Dodam , iż przechodzi tutaj promień lasera , ( doświadczenie jest wykonywane w ciemni , w pracowni )
- Spis praw i zjawisk fizycznych charakterystycznych dla tego ćwiczenia
- Podaj krótki opis praw i zjawisk fizycznych dla tego ćwiczenia
- Podaj wzór, przy pomocy którego obliczysz długość fali lasera używanego w ćwiczeniu. Objaśnij występujące w nim wielkości fizyczne ( opisać jednostki ).
- Zademonstruj ideę pomiaru długości fali przy użyciu dostępnych przyrządów fizycznych oraz korzystając z praw i zjawisk fizycznych wykonywanych dla wykonywanego ćwiczenia.
- Wyprowadź wzór na długość fali lasera obliczonej przy użyciu siatki dyfrakcyjnej.

Proszę , o jak najszybszą odpowiedź nawet , dzisiaj do wieczora ( Dlatego taka ilość punktów) . Jeżeli komuś nie uda się udzielić odpowiedzi , to trudno będę musiał sam sobie z tym poradzić

Z góry dzięki za pomoc

Answer 1

(1)
Doświadczenie, które wykonujemy opiera się o dwa podstawowe zjawiska :
->> zjawisko dyfrakcji
->> zjawisko interferencji

(2)
Dyfrakcja, czyli inaczej ugięcie fali (nie mylić z załamaniem) to zmiana kierunku rozchodzenia się fali, gdy ta napotyka przeszkodę. W przypadku naszego doświadczenia fala światła napotyka siatkę dyfrakcyjną zbudowaną z wielu szczelin, na których zachodzi ugięcie fali.

Interferencja to nakładanie się fal na siebie. W naszym przypadku efektem interferencji jest powstanie kolorowych prążków (wzmocnień) na ścianie.

(3)
Wzór, z którego skorzystamy wygląda następująco :

- rząd widma (zawsze naturalny np. 1.3.10, etc)
- długość fali (mierzona w metrach)
- stała siatki (mierzona w metrach)
- kąt ugięcia fali światła

(4)
Idea pomiaru jest następująca. Ustawiamy siatkę dyfrakcyjną w pewnej odległości od ekranu. Mierzymy tę odległość (np. 2 metry). Przepuszczamy białe światło przez siatkę dyfrakcyjną i na ekranie uzyskujemy różnokolorowe prążki. Mierzymy w jakiej odległości od środka ekranu powstają pierwsze prążki danego koloru (np. prążek czerwony powstał w odległości 20 cm, a prążek niebieski w odległości 5 cm).
Teraz szacujemy sinus kąta ugięcia fali (np. dla koloru czerwonego).

Takie szacowanie jest możliwe tylko i wyłącznie dla małych kątów .

(5)
Znając stałą siatki (np. d = 2116 nm - standardowa siatka dyfrakcyjna), oraz rząd widma, który zmierzyliśmy (n = 1 - mierzyliśmy odległość pierwszych prążków danego koloru od środka) możemy obliczyć długość fali.


Oczywiście to są tylko przykładowe wartości, które nijak mają się z prawdziwymi pomiarami. 

Dzięki tej metodzie możemy policzyć długości fal poszczególnych kolorów.