1.Wprowadzenie

Przy zjawisku odbicia czy załamania światła wystarczy założyć iż światło rozchodzi się wzdłuż linni prostych, nazywanych promieniami,a prawa optyki należy formułować w języku geometrii. Do wyjasnienia zjawiska dyfrakcji i interferencji potrzebne jest jednak uwzględnienie falowej natury światła. Działem optyki zajmujacym się zjawiskami falowymi jest tzw optyka falowa

Dyfrakcja światła, Zasada Huygensa

Przy przechodzeniu światła przez małe otwory lub małe zasłony albo na krawędzi zasłony dużej zachodzi zjawisko dyfrakcji czyli ugięcia fal świetlnych. Promienie odchylają się wtedy od kierunkow jakie wyznacza prawo prostoliniowego rozchodzenia się światła.Wyjaśnienie zjawiska dyfrakcji daje tzw. Zasada Huygensa. Mówi ona, że każdy punkt, do ktorego dochodzą fale świetlne, zachowuje się tak, jak gdyby w nim było wtórne źrodło,wysyłające elementarną falę kulistą. Te nowe fale doprowadzają drgania świetlne do dalszych punktow ośrodka. Widoczny na ekranie obraz prążkowy powstaje w wyniku interferencji ugiętych na krawędzi przesłony fal elementarnych. Zjawisko interferencji powstaje w wyniku nałożenie się dwoch lub więcej fal w danym punkcie przestrzeni. Prążkowy obraz interferencyjny możemy zaobserwować jednak tylko wtedy gdy:

● źrodła są monochromatyczne (wysyłają fale o jednakowej długości fali)

● źrodła interferujących fal są spojne (koherentne) – tzn. fale wysyłane przez źrodło

zachowują stałą w czasie rożnicę faz.

Za pomocą zasady Huygensa można z gory naszkicować obraz dyfrakcyjny otworu lub przesłony o ustalonych rozmiarach; należy przy tym pamiętać, że fale elementarne, jak gdyby

wytworzone przez wtórne źrodło, są spójne i dlatego są zdolne do interferencji. Warunek

spojności i koherencji najlepiej spełnia światło laserowe.

1

Siatka dyfrakcyjna

Siatka dyfrakcyjna stanowi zespoł szczelin wyciętych w nieprzezroczystej zasłonie. Jeżeli na siatkę pada prostopadle wiązka promieni o długości fali λ wtedy światło ugina się tak, że obraz ugięcia mogą powstać tylko w określonych kierunkach – takich, dla ktorych rożnice dróg promieni wychodzących z dwoch sąsiednich szczelin rownają się całkowitym wielkościom λ, tzn. dla ktorych zachodzi związek:

d sin φ1= λ d sin φ2=2λ d sin φ3=3λ

gdzie φ1, φ2, φ3, stanowią kąty ugięcia kolejnych widm dyfrakcyjnych rzędu pierwszego, drugiego, trzeciego itd., zaś d (tzw. stała siatki) jest odległością pomiędzy środkami dwoch sąsiednich szczelin. Ponieważ dla każdej pary sąsiednich szczelin rożnica dróg wynosi dsinφ to warunek na wystąpienie maksimum interferencyjnego możemy zapisać w postaci:

d sin φ = kλ

2

2. Wzory

• Długośc fali

(2.1)

gdzie:

λ- długosć fali

d- stała siatki dyfrakcyjnej = d=5 nm

n- lp. prążka

x_n – odległość prążków

• Niepewność pomiarowa Δλ

(2.2)

gdzie:

λ- długosć fali

d- stała siatki dyfrakcyjnej

n- l. prazków

x_ś – śr. odległość prążków

3

3. Opis ćwiczenia

Prostopadle do kierunku wiązki światła laserowego ustawiłam siatkę dyfrakcyjną o znanej stałej (d=5000 nm)

Na ekranie zaobserwowałam efekt interferencji światła ugiętego na siatce, w postaci symetrycznie rozłozonych plamek po obu stronach względem plamki rzędu zerowego.

Zmierzyłam odległość siatki od ekranu (l) i odległości kolejnych prążków interferencyjnych od prążka rzędu zerowego. Wyniki przedstawiam w tabeli.

4

l= 400 mm

n	x= [mm]
	lewo( xl )
1	50
2	106
3	168

4. Obliczenia

n= 1

średnia arytmetyczna

wartośc x do wzoru podstawiamy w metrach

x_n = x_{l +} x _p / 2

x_n =0,05 +0,053

x_n =0,0515

(2.1.1)

5

n=2

średnia arytmetyczna

x_n = x_{l +} x _p / 2

x_n =0,106 +0,105/2

x_n =0,1055

(2.1.2)

n=3

średnia arytmetyczna

x_n = x_{l +} x _p / 2

x_n =0,168 +0,162/2

x_n =0,165

(2.2.2)

6

Niepewnośc pomiarowa

(2.2)

Długosc światła lasera wynosi :

7

Spis treści

Wprowadzenie....................................................................................................1-3

• Zjawisko dyfrakcji, Zasada Huygensa..........................................1

• Siatka dyfrakcyjna.........................................................................2

Wzory ..................................................................................................................3

Opis ćwiczenia ......................................................................................................4

Obliczenia..........................................................................................................5-7