Determinarea lungimii de unda a unei radiatii luminoase cu reteaua de difractie

Determinarea lungimii de unda a unei radiatii luminoase

cu reteaua de difractie

1. Scopul lucrarii:

Scopul teoretic al acestei lucrari de laborator este acela de a studia fenomenul de difractie Fraunhofer, fenomen care se manifesta la trecerea unui fascicol paralel de lumina printr-o retea unidimensionala plana.

2. Prelucrarea datelor experimentale:

Deoarece sursa este o lampa cu vapori de mercur, se vor face citiri pentru diferite linii spectrale care au ordinul .

Tabelul 1:

Pentru calculul lungimii de unda s-a indicat, pentru constanta retelei, valoarea . Valorile lungimilor de unda s-au calculat pe baza relatiei: , unde .

Întrucât citirea unghiurilor de catre fiecare membru al subgrupei este o operatiune care poate introduce erori, experimentul a necesitat si o operatiune de estimare a acestor erori. Fiecare membru al subgrupei si-a ales o linie spectrala, cu ordinul 2 de difractie si s-au efectuat 10 masuratori (citiri de unghiuri).

Violet (n=2):

Verde (n=2):

Portocaliu (n=2):

3. Întrebari:
• Ce se întelege prin difractie si ce principiu sta la baza întelegerii fenomenului de difractie?

Întelesul general al termenului de difractie a undelor circumscrie întreaga varietate a fenomemelor ce au loc atunci când undele întâlnesc neomogenitati ale mediului. Deci:

în sens general difractia desemneaza totalitatea fenomenelor de reflexie, refractie sau difuzie

în sens restrâns, prin difractie se întelege particularitati ale propagarii undelor în dreptul fantelor, orificiilor, ecranelor sau în prezenta altor obstacole.

Explicarea fenomenului se face cu ajutorul principiului Huygens-Fresnel. Acest principiu admite ca undele secundare sunt coerente si au amplitudini care pot fi calculate, functie de conditiile date. Prin aceasta devine posibil calculul interferentei produse prin suprapunerea undelor secundare, iar suprafata de unda înfasuratoare rezulta automat în urma acestei suprapuneri.

• Exista vreo legatura între fenomenul de difractie si cel de interferenta?

Raspunsul este da, deoarece la o retea optica (la care se face experimentul) apar doua fenomene distincte:

1. un fenomen de difractie, care se produce independent pe fiecare fanta
2. un proces de interferenta multipla, datorat suprapunerii a unde coerente.

• Constanta retelei, , este de ordinul de marime al sutimii de . Nu se pot utiliza si retele (mai usor de confectionat), a caror constanta sa fie de ordinul milimetrului?

Avem relatia: , unde este constanta retelei.

Fenomenul de difractie produs pe o retea optica plana este asemanator cu cel produs printr-o singura fanta. Astfel se explica de ce trebuie ca lungimea sa fie de acelasi ordin de marime ca si lungimea de unda , cel mult de 2 ordine de marime, (altfel nu se poate lua în considerare fenomenul de difractie).

Amintim ca lungimea dintre doua fante trebuie sa fie destul de mica (de ordinul sutimilor de milimetrii) pentru a se putea observa liniile spectrale.

• Prin ce difera difractia Fraunhofer (aplicata în acest caz) de difractia Fresnel (întâlnita si studiata în cadrul experimentului care-i poarta numele)?

Atunci când sursa luminoasa punctiforma este apropiata de obstacol, difractia corespunzatoare a luminii poarta numele de difractie Fersnel. Adica aceasta difractie presupune un fascicol luminos divergent care (în urma interactiei cu obstacolul) coduce la aparitie de franje vizibile direct pe un ecran.

Fenomenul de difractie ce apare atunci când sursa de lumina este foarte îndepartata de obstacol, astfel încât razele luminoase sunt (aproape) paralele, se numeste difractie Fraunhofer.