Meting van laser golflengtes: 4 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Hallo almal, welkom by 'n ander instruksies! Hierdie keer wou ek 'n baie eenvoudige instruksie maak wat u as 'n aand- of naweekprojek kan doen. As deel van my voortdurende leer oor spektrofotometrie, het ek met diffraksieroosters en monochromatore geëksperimenteer en op 'Young's double -split experiment' afgekom. Dit is 'n fassinerende waarneming oor hoe lig beweeg (in golwe) en onthul die effek van diffraksie vir verskillende golflengtes van lig.

Ek het besluit om die eksperiment te herhaal om self uit te vind hoe dit met 'n paar laserwysers werk, en kyk of ek die eksperiment kan laat werk.

Stap 1: Voorvereistes en veiligheid

Lasers is regtig cool, maar 'n waarskuwing voordat ons voortgaan! As jy na 'n laser of 'n sterk gekollimeerde straal kyk, kan jy jou verblind. Waar moontlik, sou ek die gebruik van 'n gekleurde, gefilterde veiligheidsbril aanbeveel om te voorkom dat verdwaalde balke u oë beskadig.

Laserwysers word dikwels as 'katspeelgoed' verkoop, en ek hou daarvan om my kat hiermee te terg, maar ek vind die groen een baie sterk (amper te helder om na te kyk). Hulle beweer ook dat hulle minder as 5 mW krag is, maar ek het 'n groot verskil gevind tussen die intensiteite van elke kleur (ek kan 'n optiese kragmeter maak om dit in 'n aparte instruksie te meet?). Ek twyfel of die etiket ooreenstem met die werklikheid, wat ons binnekort sal ontdek wanneer ons die golflengtes meet.

Ek het die volgende materiaal vir die eksperiment gekoop:

• x3 laserwysers (rooi, groen, blou)
• 'N Retort -staanplek
• 'N Diffraksierooster (500 reëls per mm)
• Papier en penne
• Bulldog grepe
• Meetliniaal
• Veiligheidsbril

Stap 2: Opstel van toerusting

Die staander moet so ingestel word dat die laserwyser na die diffraksierooster gerig is. Die laser gaan deur die rooster en word op 'n stuk papier aan die onderkant (die skerm) geprojekteer. Volg hierdie eenvoudige stappe om dit op te stel:

1. Plaas 'n stuk papier onderaan die staander om 'n skerm te maak
2. Plaas die onderarm van die retortstatief ongeveer 10 cm bokant die staander
3. Bevestig die diffraksierooster aan die onderarm en maak dit vas met 'n bulldoggreep
4. Plaas die bo -arm bo die diffraksierooster (die afstand bo die rooster maak nie saak nie)
5. Heg die laser aan die bo -arm sodat dit gemik is sodat die straal deur die diffraksierooster gaan
6. Sit u veiligheidsuitrusting aan en dan is u gereed om 'n paar lasers te skiet!

Stap 3: Eksperimenteer

Om die golflengte van die laser te vind, moet u die randafskeiding meet. Om dit te doen, volg hierdie metode:

1. As die lasers die papier (skerm) raak, skryf met 'n pen neer waar die ligte kolle voorkom (dit staan bekend as vinger). Maak seker dat u die middelste en die eenkant aan beide kante neerskryf.
2. Herhaal stap 1 vir elke kleur en merk die rande op die papier
3. Nadat u dit vir alle lasers gedoen het, meet u die afstand tussen die middelste rand en die eerste rand langsaan (dit staan bekend as die eerste orde rand).

(U sal agterkom dat daar 'n verskil is tussen die prentjie en wat ek later in my resultate aangeteken het. Dit is omdat ek dit 'n paar keer gedoen het om onsekerheid in die meting te bepaal).

Maar hoe hou dit verband met golflengte? Die vergelyking is lambda = (a * x) / d, waar 'lambda' die golflengte in meter is, 'a' is die afstand tussen die gleuwe in die diffraksierooster, 'x' is die randafskeiding en 'd' is die afstand tussen die skerm en die rooster. Dit alles is beskikbaar sodat u die vergelyking kan vervang om die golflengte te gee.

Maar u kan vra "hoe weet ek wat 'a' is?". As ons weet dat die rooster 500 'lyne' per mm het, beteken dit dat daar 500 000 lyne per m is. As ons 1m verdeel deur 500, 000 lyne, kry ons die afstand tussen hulle 2 µm. Saam met x en d kan ons nou golflengte bereken.

Onthou dat al hierdie afstande in meter is. Die golflengte word gewoonlik uitgedruk as nanometers (10^-9 m), dus u sal moet oorweeg of u u antwoord in nanometers wil omskakel of net uitdruklik iets is wat 10 x -9 is.

Stap 4: Resultate

Ek het hierdie eksperiment herhaal om die instruksies hierbo te beskryf. In die tabel kan u twee rye (min en maksimum) sien. Dit is die maksimum en minimum golflengtes wat op die lasers self aangedui word, so ek het ongeveer geweet wat die golflengte moet wees om te sien of ek die regte antwoord kry.

As ek na die berekeninge kyk, lê my metings nie binne die maksimum en minimum grense nie, maar dit is ten minste konsekwent. Die verskil tussen die gemete en verwagte was tussen 4% en 10%. Ek het nie 'n volledige onsekerheidsmeting gedoen nie, maar dit is duidelik dat daar onsekerheid sal ontstaan deur die metingstegnieke (dit wil sê dat die afstand tot die skerm nie heeltemal loodreg is nie, ens.). Selfs met die een of ander onaangename fout, glo ek dat dit 'n eerlike voorstelling van die werklike golflengtes is en die dubbelspleet -eksperiment perfek demonstreer.

As u belangstel om die volledige stel resultate te sien, het ek die Excel -lêer aangeheg wat u kan gebruik om u eie metings uit te voer. Ek is nou besig om met kollimerende lense en reflektore te speel, laat weet my as u sou belangstel in 'n instruksie hieroor, en laat weet my wat u van hierdie vinnige instruksie in die kommentaar gedink het.