302 Fiza.doc

1.              Falowy charakter światła.

Światło jest falą elektromagnetyczną rozchodzącą się w próżni ze stałą prędkością c.  Jest rozchodzącym się w przestrzeni zaburzeniem pola elektromagnetycznego.  Do celów optycznych potrzebne jest jedynie opisanie w czasie wektora elektryczengo fali świetlnej równaniem (dla fali biegnącej w kierunku osi x) :

2.              Zasada Hyghensa.

Zgodnie z zasadą Hyghensa, każdy punkt, który fala napotyka na swojej drodze staje się źródłem nowej fali kulistej; położenie fali można odczytać jako styczną do fal cząstkowych. Jest to podstawa wyjaśnienia zjawisk dyfrakcji i interferencji.

3.              Interferencja.

Interferencja jest to wzajemne nakładanie się fal. W określonym punkcie przestrzeni nastąpi wzmocnienie lub wygaszenie amplitudy w zależności od faz fal w tym punkcie. Fale będą się wygaszać wzajemnie gdy ich fazy będą przeciwne, natomiast będą się maksymalnie wzmacniać, gdy ich fazy będą zgodne.

4.              Dyfrakcja.

Dyfrakcja jest to zjawisko ugięcia się fali zauważalne, gdy przechodzi ona przez szczelinę o rozmiarach porównywalnych z długością fali.

5.              Siatka dyfrakcyjna.

Siatka dyfrakcyjna to układ szczelin wzajemnie równoległych i leżących w stałej odległości.

W siatkach dyfrakcyjnych szerokość szczelin jest rzędu długości fali świetlnej, więc natężenie prążków interferencyjnych jest prawie stałe.

Maksima interferencyjne (obszary wzmocnienia fali) występują w punktach ekranu, dla których różnica dróg jest wielokrotnością długości fali.

                            więc                           

Natomiast szerokość kątową maksimum głównego opisuje wzór:

gdzie oznacza kąt występowania maksimum rzędu m

6.Zdolność rozdzielcza
Siatka dyfrakcyjna ma zdolność rozdzielczą gdzie l jest średnią długości fali dwóch linii widmowych ledwie rozróżnialnych, a Dl jest różnicą długości fal między nimi.

7.              Kryterium Rayleigh'a.

Kryterium Rayleigh'a głosi, że dwa maksima są ledwie rozróżnialne, gdy ich odległość kątowa jest taka, że maksimum jednej linii przypada na minimum drugiej. Jeśli zastosujemy to kryterium, to możemy pokazać, że: R = N m, gdzie:

R--zdolność rozdzielcza, N--całkowita liczba nacięć, m--rząd obserwowanego widma.

8.              Zasada pomiaru.

W celu znalezienia stałej siatki dyfrakcyjnej d (czyli odległości między środkami dwóch sąsiednich szczelin) skorzystamy z równania gdzie:

m - rząd widma, l - długość fali, a - kąt pod jakim obserwowane jest max. widma.
W doświadczeniu użyjemy światła sodowego o długości fali nm.

Kąt wyrazimy natomiast przez różnicę położenia maksimum głównego i położenia prążka : . Stąd:

9.Wyniki pomiaru:

Położenie prążka zerowego: α0 = 359o32’

Δα = 0001’

Siatka A:

Stała siatki A (średnia):

12919 [nm]

Odchylenie standardowe:

= 1098 [nm]

Siatka B: