Pagsukat ng Wavelength ng Laser: 4 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Kumusta Lahat, maligayang pagdating sa isa pang itinuturo! Sa oras na ito nais kong gumawa ng isang talagang madaling maituro na maaari mong gawin bilang isang proyekto sa gabi o katapusan ng linggo. Bilang bahagi ng aking patuloy na pag-aaral sa spectrophotometry ay nag-eksperimento ako sa mga gratings ng diffraction at monochromator, at napunta sa "eksperimentong doble ng slit ni Young". Ito ay isang kamangha-manghang pagmamasid tungkol sa kung paano ang paglalakbay ng ilaw (sa mga alon) at isiwalat ang epekto ng pagdidraktibo para sa iba't ibang mga haba ng daluyong ng ilaw.

Nagpasya akong subukan at kopyahin ang eksperimento upang malaman para sa aking sarili kung paano ito gumana sa ilang mga laser pointer, at tingnan kung magagawa ko ang eksperimentong ito.

Hakbang 1: Mga Kinakailangan at Kaligtasan

Ang cool talaga ng mga laser, ngunit isang babala bago tayo magpatuloy! Ang pagtingin sa isang laser o isang malakas na collimated beam ay maaaring bulagin ka. Kung saan posible ay inirerekumenda ko ang paggamit ng mga nai-filter na baso sa kaligtasan ng kulay upang maiwasan ang mga ligaw na sinag na nakakasira sa iyong mga mata.

Ang mga laser pointer ay madalas na ibinebenta bilang "mga laruang pusa" at ipinagkaloob Gustung-gusto kong asaran ang aking pusa dito, ngunit nakita ko ang berde na napakalakas (halos masyadong maliwanag upang tingnan). Ipinagpalagay din nila na mas mababa sa 5 mW ng kapangyarihan ngunit nakakita ako ng isang malaking pagkakaiba sa pagitan ng mga intensidad ng bawat kulay (maaari akong gumawa ng isang metro ng kapangyarihan na optikal upang masukat ito sa isang magkakahiwalay na itinuturo?). Duda ako na ang mga label ay tumutugma sa katotohanan, na agad naming matutuklasan kapag sinusukat namin ang haba ng daluyong.

Binili ko ang mga sumusunod na materyales para sa eksperimento:

• x3 laser pointers (pula, berde, asul)
• Isang paninindigan sa retort
• Isang slide ng diffraction grating (500 mga linya bawat mm)
• Papel at panulat
• Mahigpit na pagkakahawak ng Bulldog
• Pagsukat ng pinuno
• Salamin sa kaligtasan

Hakbang 2: Pag-setup ng Kagamitan

Ang stand ay dapat na i-set up upang ang laser pointer ay nakatuon pababa patungo sa grad na diffraction. Dadaanan ng laser ang rehas na bakal at inaasahang papunta sa isang piraso ng papel sa ilalim (ang screen). Upang i-set up ito sundin ang mga simpleng hakbang na ito:

1. Maglagay ng isang piraso ng papel sa ilalim ng stand upang makagawa ng isang screen
2. Ilagay ang ibabang braso ng retort stand na 10 cm sa itaas ng stand
3. Ikabit ang diffraction grating sa ibabang braso at i-secure ito gamit ang isang bulldog grip
4. Ilagay ang itaas na braso sa itaas ng diffraction grating (ang distansya sa itaas ng rehas na bakal ay hindi mahalaga)
5. Ikabit ang laser sa itaas na braso upang ito ay nakatuon sa gayon ang sinag ay dumadaan sa grad na diffraction
6. Ilagay ang iyong gear sa kaligtasan at, at pagkatapos ay ang iyong handa na mag-shoot ng ilang mga laser!

Hakbang 3: Eksperimento

Upang mahanap ang haba ng daluyong ng laser kailangan mong sukatin ang paghihiwalay ng palawit. Upang gawin ito sundin ang pamamaraang ito:

1. Kapag na-hit ng mga laser ang papel (screen) isulat gamit ang isang panulat kung saan nagaganap ang mga light spot (kilala ito bilang mga daliri). Tiyaking isulat mo ang gitnang isa at ang isa sa magkabilang panig.
2. Ulitin ang hakbang 1 para sa bawat kulay, pagmamarka ng mga palawit sa papel
3. Kapag nagawa mo na ito para sa lahat ng mga laser, sukatin ang distansya sa pagitan ng gitnang palawit at ang ika-1 palawit sa tabi nito (kilala ito bilang 1st order fringe).

(Mapapansin mo na mayroong isang pagkakaiba sa pagitan ng larawan at kung ano ang naitala ko sa aking mga resulta sa paglaon. Ito ay dahil ginawa ko ito ng ilang beses upang matukoy ang kawalan ng katiyakan sa pagsukat).

Ngunit paano ito nauugnay sa haba ng daluyong? Ang equation ay lambda = (a * x) / d, kung saan ang 'lambda' ay ang haba ng daluyong sa metro, 'a' ang distansya sa pagitan ng mga slits sa diffraction grating, 'x' ay ang paghihiwalay ng palawit, at ang 'd' ay ang distansya sa pagitan ng screen at ng rehas na bakal. Ang lahat ng ito ay magagamit para sa iyo upang mapalitan sa equation upang mabigyan ka ng haba ng daluyong.

Ngunit maaari mong tanungin ang "paano ko malalaman kung ano ang 'a'?". Kaya, kung alam natin ang parilya ay may 500 'mga linya' bawat mm, nangangahulugan iyon na mayroong 500, 000 mga linya bawat m. Kung hinati natin ang 1m ng 500, 000 na mga linya, nakukuha natin ang distansya sa pagitan ng mga ito na 2 µm. Kasama ang x at d maaari na nating makalkula ang haba ng daluyong.

Tandaan na ang lahat ng mga distansya na ito ay nasa metro. Ang haba ng haba ng haba ay karaniwang ipinahiwatig nano metro (10 ^ -9 m) kaya kakailanganin mong isaalang-alang kung nais mong i-convert ang iyong sagot sa nano-meter o ipahayag lamang ay isang bagay na 10 ^ -9.

Hakbang 4: Mga Resulta

Inulit ko ang eksperimentong ito para sa itinuro na ito upang makabuo ng grap sa itaas. Sa talahanayan maaari mong makita ang dalawang mga hilera (min at max). Ito ang maximum at minimum na haba ng daluyong na ipinahiwatig sa kanilang mga laser, kaya alam ko kung ano ang dapat na haba ng haba ng alon upang makita kung nakuha ko ang tamang sagot.

Sa pagtingin sa mga kalkulasyon, ang aking mga sukat ay hindi nakasalalay sa loob ng maximum at minimum na hangganan ngunit ang mga ito ay hindi bababa sa pare-pareho. Ang pagkakaiba sa pagitan ng sinusukat at inaasahan ay sa pagitan ng 4% at 10%. Hindi ako gumawa ng isang buong pagsukat ng kawalan ng katiyakan ngunit malinaw na magkakaroon ng kawalan ng katiyakan na ipinakilala ng mga diskarte sa pagsukat (ibig sabihin, pagsukat sa distansya sa screen na hindi perpektong patayo atbp). Kahit na may ilang hindi nai-error na error naniniwala akong ito ay isang patas na representasyon ng mga aktwal na wavelength at perpektong ipinapakita ang dobleng pag-eksperimento sa slit.

Kung ikaw ay interesado na makita ang buong hanay ng mga resulta ay na-attach ko ang excel file na maaari mong gamitin upang maisagawa ang iyong sariling mga sukat. Nasa proseso ako ngayon ng paglalaro ng mga collimating lens at mirror, ipaalam sa akin kung nais mong maging interesado sa isang itinuturo dito, at ipaalam sa akin kung ano ang naisip mo tungkol sa mabilis na pagtuturo na ito sa mga komento.