Lazer to'lqin uzunligini o'lchash: 4 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Hammaga salom, yana bir o'qituvchiga xush kelibsiz! Bu safar men sizga kechqurun yoki hafta oxiri loyihasi sifatida juda oson ko'rsatma berishni xohladim. Spektrofotometriyani o'rganishda davom etayotgan bo'lsam, men diffraktsiya panjaralari va monoxromatorlari bilan tajriba o'tkazdim va "Yong'ning ikki bo'lakli eksperimenti" ga qoqildim. Bu yorug'lik qanday to'lqinlar bo'ylab tarqalishi va to'lqinning turli uzunliklari uchun diffraktsiya ta'sirini ochib berish haqidagi ajoyib kuzatish.

Men tajriba o'tkazishga va uni takrorlashga qaror qildim, bu ba'zi lazer ko'rsatkichlari bilan qanday ishlashini o'zim uchun va tajribani ishga solsam bo'ladimi -yo'qligini bilish uchun.

1 -qadam: Old shartlar va xavfsizlik

Lazerlar juda zo'r, lekin davom etishdan oldin ogohlantirish! Lazer yoki kuchli kollimatsiyalangan nurga qarash sizni ko'r qilib qo'yishi mumkin. Iloji bo'lsa, ko'zlaringiz shikastlanmasligi uchun rangli filtrli himoya ko'zoynaklaridan foydalanishni tavsiya qilaman.

Lazer ko'rsatkichlari ko'pincha "mushuk o'yinchoqlari" sifatida sotiladi va men bu bilan mushukimni masxara qilishni yaxshi ko'raman, lekin men yashil rangni juda kuchli deb topdim (qarash uchun juda yorqin). Ular, shuningdek, 5 mVt dan kam quvvatga ega, deb da'vo qiladilar, lekin men har bir rangning intensivligi o'rtasida katta tafovutni topdim (men buni alohida ko'rsatmali o'lchash uchun optik quvvat o'lchagichini yasashim mumkinmi?). Men yorliq haqiqatga mos kelishiga shubha qilaman, biz to'lqin uzunligini o'lchaganimizda tez orada bilib olamiz.

Men tajriba uchun quyidagi materiallarni sotib oldim:

• x3 lazer ko'rsatkichlari (qizil, yashil, ko'k)
• Javob stendi
• Difraksion panjarali slayd (mm uchun 500 ta chiziq)
• Qog'oz va qalamlar
• Bulldog qo'llari
• O'lchov o'lchagich
• Xavfsizlik ko'zoynaklari

2 -qadam: uskunani sozlash

Stendni shunday sozlash kerakki, lazer ko'rsatgichi diffraktsion panjara tomon yo'naltiriladi. Lazer panjaradan o'tadi va pastki qismidagi qog'ozga (ekranga) chiqariladi. Buni sozlash uchun quyidagi oddiy qadamlarni bajaring:

1. Ekranni yaratish uchun stendning pastki qismiga qog'oz qo'ying
2. Retort stendining pastki qo'lini stenddan taxminan 10 sm balandroq qilib qo'ying
3. Pastki qo'lga diffraktsiya panjarasini mahkamlang va uni buldog tutqichi bilan mahkamlang
4. Yuqori qo'lni diffraktsion panjara ustiga qo'ying (panjara ustidagi masofa muhim emas)
5. Lazerni yuqori qo'lga mahkamlang, shunda nur diffraktsiya panjarasidan o'tadi
6. Xavfsizlik vositalarini joylashtiring, so'ngra lazer otishga tayyormiz!

3 -qadam: tajriba

Lazer to'lqin uzunligini topish uchun siz chekka bo'linishni o'lchashingiz kerak. Buning uchun quyidagi usulni bajaring:

1. Qachonki lazer qog'ozga (ekranga) tegsa, qalam bilan yozing, u erda yorug'lik joylari paydo bo'ladi (bu barmoqlar deb ataladi). O'rta va har ikki tomonini yozganingizga ishonch hosil qiling.
2. Har bir rang uchun 1 -qadamni takrorlang, qog'ozning chekkalarini belgilang
3. Buni barcha lazerlar uchun bajarganingizdan so'ng, o'rta chekka va uning yonidagi 1 -chi chiziq orasidagi masofani o'lchang (bu 1 -tartibli chekka deb nomlanadi).

(Rasm va natijalarimda yozganlarim o'rtasida keyinchalik farq borligini payqaysiz. Buning sababi, men o'lchovdagi noaniqlikni aniqlash uchun buni bir necha marta qilganman).

Lekin bu to'lqin uzunligiga qanday aloqasi bor? Tenglama lambda = (a * x) / d, bu erda 'lambda' to'lqin uzunligi - metr, 'a' - diffraktsiya panjarasidagi yoriqlar orasidagi masofa, 'x' - chekka ajratish va 'd' ekran va panjara orasidagi masofa. Bularning barchasi sizga to'lqin uzunligini berish uchun tenglamani almashtirish uchun mavjud.

Lekin siz "a" nima ekanligini qaerdan bilaman? "Deb so'rashingiz mumkin. Xo'sh, agar biz panjara mm uchun 500 "chiziq" ga ega ekanligini bilsak, demak, har bir m uchun 500000 chiziq bor. Agar biz 1mni 500000 satrga bo'lsak, ular orasidagi masofa 2 mkm bo'ladi. Endi x va d bilan to'lqin uzunligini hisoblashimiz mumkin.

Shuni yodda tutingki, bu masofalarning hammasi metrda. To'lqin uzunligi odatda nanometr (10^-9 m) bilan ifodalanadi, shuning uchun siz javobingizni nano-metrga aylantirmoqchimisiz yoki 10^-9 marta tezligini ifodalashni o'ylab ko'rishingiz kerak.

4 -qadam: Natijalar

Yuqoridagi grafikni yaratish uchun men ushbu tajribani takrorladim. Jadvalda siz ikkita qatorni ko'rishingiz mumkin (min va max). Bu lazerning o'zida ko'rsatilgan maksimal va minimal to'lqin uzunliklari, shuning uchun men to'g'ri javob olganimni ko'rish uchun to'lqin uzunligi qanday bo'lishi kerakligini taxminan bilardim.

Hisob -kitoblarga qaraganda, mening o'lchovlarim maksimal va minimal chegaralarda emas, lekin ular hech bo'lmaganda izchil. O'lchangan va kutilgan o'rtasidagi farq 4% dan 10% gacha. Men to'liq noaniqlik o'lchovini qilmadim, lekin aniqki, o'lchash texnikasi (masalan, ekrangacha bo'lgan masofani perpendikulyar bo'lmagan holda o'lchash) bilan bog'liq noaniqliklar bo'ladi. Hisoblanmagan xato bo'lsa ham, men ishonamanki, bu to'lqin uzunliklarining adolatli ifodasi va ikki tomonlama yoriq tajribasini mukammal namoyish etadi.

Agar siz natijalarning to'liq to'plamini ko'rishni xohlasangiz, men Excel faylini biriktirdim, siz o'z o'lchovlaringizni bajarishingiz mumkin. Men hozirda linzalar va reflektorlar bilan o'ynamoqdaman, agar siz bu haqda ko'rsatmaga qiziqsangiz, menga xabar bering va sharhlarda bu tez ko'rsatma haqida o'z fikringizni bildiring.