Matja e gjatësisë së valës lazer: 4 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:24

Përshëndetje të gjithëve, mirë se vini në një tjetër udhëzues! Këtë herë doja të bëja një udhëzues vërtet të lehtë që mund ta bëni si një projekt në mbrëmje ose në fundjavë. Si pjesë e mësimit tim të vazhdueshëm në spektrofotometri unë kam eksperimentuar me grila difraksioni dhe monokromatorë, dhe kam hasur në "eksperimentin e çarë të dyfishtë të Young". Ky është një vëzhgim magjepsës se si udhëton drita (në valë) dhe zbulon efektin e difraksionit për gjatësi vale të ndryshme të dritës.

Vendosa të provoj dhe përsëris eksperimentin për të gjetur vetë se si funksionoi me disa tregues lazer, dhe të shoh nëse mund ta bëj eksperimentin të funksionojë.

Hapi 1: Parakushtet dhe Siguria

Laserët janë vërtet të lezetshëm, por një paralajmërim para se të vazhdojmë! Shikimi në një lazer ose një rreze të fortë të kolimizuar mund t’ju verbojë. Aty ku është e mundur unë do të rekomandoja përdorimin e syzeve të sigurisë të filtruar me ngjyra për të parandaluar që trarët e humbur të dëmtojnë sytë tuaj.

Treguesit me lazer shpesh shiten si "lodra mace" dhe më jepet që më pëlqen ta ngacmoj macen time me këtë, por unë e gjeta atë të gjelbër shumë të fortë (pothuajse shumë të ndritshme për tu parë). Ata gjithashtu deklarojnë se janë më pak se 5 mW fuqi, por gjeta një pabarazi të madhe midis intensiteteve të secilës ngjyrë (mund të bëj një njehsor të energjisë optike për ta matur këtë në një udhëzues të veçantë?). Unë dyshoj se etiketa përputhet me realitetin, të cilin së shpejti do ta zbulojmë kur matim gjatësinë e valës.

Bleva materialet e mëposhtme për eksperimentin:

• x3 tregues lazer (të kuq, jeshil, blu)
• Një qëndrim kundërpërgjigjeje
• Një rrëshqitje me grila difraksioni (500 rreshta për mm)
• Letër dhe stilolapsa
• Bulldog mbërthen
• Sundimtar matës
• Syze sigurie

Hapi 2: Konfigurimi i pajisjeve

Stenda duhet të jetë e vendosur në mënyrë që treguesi i lazerit të drejtohet poshtë drejt grilave të difraksionit. Lazeri do të kalojë nëpër grila dhe do të projektohet në një copë letër në pjesën e poshtme (ekrani). Për ta konfiguruar këtë, ndiqni këto hapa të thjeshtë:

1. Vendosni një copë letër në fund të stendës për të bërë një ekran
2. Vendoseni krahun e poshtëm të mbajtëses së kthimit rreth 10 cm mbi bazën
3. Bashkangjitni grilat e difraksionit në krahun e poshtëm dhe sigurojeni atë me një dorezë bulldogu
4. Vendoseni krahun e sipërm mbi grilen e difraksionit (distanca mbi grila nuk ka rëndësi)
5. Bashkangjiteni lazerin në pjesën e sipërme të krahut në mënyrë që të drejtohet në mënyrë që rrezja të kalojë nëpër grilat e difraksionit
6. Vendosni pajisjet tuaja të sigurisë dhe, pastaj jeni gati për të xhiruar disa lazer!

Hapi 3: Eksperimentoni

Për të gjetur gjatësinë e valës së lazerit ju duhet të matni ndarjen e skajit. Për ta bërë këtë, ndiqni këtë metodë:

1. Kur lazerët godasin letrën (ekranin) shkruani me një stilolaps ku shfaqen njollat e lehta (këto njihen si gishtërinjtë). Sigurohuni që të shkruani mesin dhe ato në të dyja anët.
2. Përsëriteni hapin 1 për secilën ngjyrë, duke shënuar skajet në letër
3. Pasi ta keni bërë këtë për të gjithë lazerët, matni distancën midis skajit të mesëm dhe skajit të parë pranë tij (kjo njihet si skaji i rendit të parë).

(Ju do të vini re se ekziston një mospërputhje midis figurës dhe asaj që kam regjistruar në rezultatet e mia më vonë. Kjo ndodh sepse e bëra këtë disa herë për të përcaktuar pasigurinë në matje).

Por si lidhet kjo me gjatësinë e valës? Ekuacioni është lambda = (a * x) / d, ku 'lambda' është gjatësia e valës në metra, 'a' është distanca midis çarjeve në rrjetën e difraksionit, 'x' është ndarja e skajit, dhe 'd' është distanca midis ekranit dhe grilave. E gjithë kjo është në dispozicion për ju që të zëvendësoni në ekuacion për t'ju dhënë gjatësinë e valës.

Por ju mund të pyesni "si e di se çfarë është" a "?". Epo, nëse e dimë që grila ka 500 'rreshta' për mm, kjo do të thotë se ka 500, 000 rreshta për m. Nëse ndajmë 1m me 500, 000 rreshta, marrim distancën midis tyre e cila është 2 µm. Së bashku me x dhe d tani mund të llogarisim gjatësinë e valës.

Mos harroni se të gjitha këto distanca janë në metra. Gjatësia e valës zakonisht shprehet nano metra (10^-9 m) kështu që ju do të duhet të merrni parasysh nëse doni ta shndërroni përgjigjen tuaj në nano-metra ose thjesht të shprehni diçka që është 10^-9.

Hapi 4: Rezultatet

E përsërita këtë eksperiment për këtë udhëzues për të prodhuar grafikun e mësipërm. Në tabelë mund të shihni dy rreshta (min dhe max). Këto janë gjatësi vale maksimale dhe minimale të cilat tregohen në vetë lazerët, kështu që unë e dija përafërsisht se cila duhet të jetë gjatësia e valës për të parë nëse kam marrë përgjigjen e duhur.

Duke parë llogaritjet, matjet e mia nuk qëndrojnë brenda kufijve maksimale dhe minimale, por ato janë të paktën konsistente. Diferenca midis të maturit dhe asaj të pritur ishte midis 4% dhe 10%. Unë nuk bëra një matje të plotë të pasigurisë, por është e qartë se do të ketë pasiguri të futur nga teknikat e matjes (dmth. Matja e distancës në ekran që nuk është krejtësisht pingul, etj). Edhe me ndonjë gabim të pallogaritshëm besoj se ky është një përfaqësim i drejtë i gjatësisë së valës aktuale dhe demonstron në mënyrë të përsosur eksperimentin me çarje të dyfishtë.

Nëse jeni të interesuar të shihni grupin e plotë të rezultateve, unë kam bashkangjitur skedarin excel që mund të përdorni për të kryer matjet tuaja. Tani jam në procesin e lojës me thjerrëzat dhe reflektorët kolimizues, më tregoni nëse do të interesoheshit për një udhëzues në këtë drejtim dhe më tregoni se çfarë menduat për këtë udhëzues të shpejtë në komente.