Lazer dalğa uzunluqlarının ölçülməsi: 4 addım (şəkillərlə birlikdə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:47

Hamıya Salam, başqa bir təlimatçılığa xoş gəldiniz! Bu dəfə bir axşam və ya həftə sonu layihəsi olaraq edə biləcəyiniz çox asan bir təlimat vermək istədim. Spektrofotometriya ilə bağlı davam edən öyrənmələrimin bir hissəsi olaraq, difraksiya ızgaraları və monoxromatorlarla sınaqdan keçirdim və "Gəncin ikiqat yarıq təcrübəsi" ilə qarşılaşdım. Bu, işığın (dalğalarda) necə hərəkət etməsi və fərqli dalğa uzunluqları üçün diffraksiyanın təsirini ortaya çıxarmaqla bağlı maraqlı bir müşahidədir.

Bəzi lazer göstəriciləri ilə necə işlədiyini özüm öyrənmək və təcrübəni işə sala biləcəyimi öyrənmək üçün sınağı təkrarlamağa qərar verdim.

Addım 1: Ön şərtlər və Təhlükəsizlik

Lazerlər həqiqətən gözəldir, amma davam etməzdən əvvəl bir xəbərdarlıq! Lazerə və ya güclü kollimasiya edilmiş şüaya baxmaq sizi kor edə bilər. Mümkünsə, gözlərinizə zərər verməmək üçün rəngli süzgəcli təhlükəsizlik gözlüklərindən istifadə etməyi məsləhət görürəm.

Lazer göstəriciləri tez -tez "pişik oyuncaqları" olaraq satılır və buna görə pişiyimə sataşmağı sevirəm, amma yaşıl olanı çox güclü tapdım (baxmaq üçün demək olar ki, çox parlaq). 5 mW -dan az gücdə olduqlarını da söyləyirlər, amma hər rəngin intensivliyi arasında böyük bir fərq gördüm (bunu ayrı bir təlimatla ölçmək üçün bir optik güc sayğacı edə bilərəmmi?). Etiketin dalğa uzunluqlarını ölçdüyümüz zaman tezliklə kəşf edəcəyimiz reallıqla uyğun olduğuna şübhə edirəm.

Təcrübə üçün aşağıdakı materialları aldım:

• x3 lazer göstəriciləri (qırmızı, yaşıl, mavi)
• Retort stendi
• Difraksiya ızgarası (mm başına 500 xətt)
• Kağız və qələmlər
• Bulldog tutuşları
• Ölçmə hökmdarı
• Təhlükəsizlik eynəyi

Addım 2: Avadanlıqların Qurulması

Stend, lazer göstəricisi difraksiya ızgarasına doğru yönəldiləcək şəkildə qurulmalıdır. Lazer ızgaradan keçəcək və altdakı bir kağıza (ekrana) yansıtılacaq. Bunu qurmaq üçün bu sadə addımları izləyin:

1. Ekran etmək üçün stendin altına bir kağız parçası qoyun
2. Retort stendinin alt qolunu stenddən təxminən 10 sm yuxarı qoyun
3. Difraksiya ızgarasını aşağı qola bağlayın və bulldog tutacağı ilə bərkidin
4. Üst qolu difraksiya ızgarasının üstünə qoyun (ızgaranın üstündəki məsafənin əhəmiyyəti yoxdur)
5. Şüanın difraksiya ızgarasından keçməsi üçün lazeri yuxarı qola bağlayın
6. Təhlükəsizlik vasitələrini qoyun və sonra lazer çəkməyə hazırsınız!

Addım 3: Təcrübə edin

Lazerin dalğa uzunluğunu tapmaq üçün saçaqların ayrılmasını ölçmək lazımdır. Bunu etmək üçün bu üsula əməl edin:

1. Lazerlər kağıza (ekrana) vurulduqda, işıq ləkələrinin meydana gəldiyi bir qələmlə yazın (bunlar barmaqlar adlanır). Ortanı və hər iki tərəfi yazdığınızdan əmin olun.
2. Kağızdakı saçaqları qeyd edərək hər rəng üçün 1 -ci addımı təkrarlayın
3. Bunu bütün lazerlər üçün etdikdən sonra, orta saçaqla yanındakı 1 -ci saçaq arasındakı məsafəni ölçün (bu, 1 -ci sıralı saçaq kimi tanınır).

(Şəkil ilə nəticələrimdə yazdıqlarım arasında sonradan bir uyğunsuzluq olduğunu görəcəksiniz. Bunun səbəbi, ölçmədə qeyri -müəyyənliyi müəyyən etmək üçün bunu bir neçə dəfə etdiyimdir).

Ancaq bu dalğa uzunluğuna necə aiddir? Tənlik lambda = (a * x) / d -dir, burada 'lambda' metrlərlə dalğa uzunluğudur, 'a' difraksiya ızgarasındakı yarıqlar arasındakı məsafədir, 'x' saçaq ayrılmasıdır və 'd' ekran və ızgara arasındakı məsafə. Bütün bunlar dalğa uzunluğunu vermək üçün tənliyi əvəz etmək üçün mövcuddur.

Ancaq "a" nın nə olduğunu haradan bilirəm? "Deyə soruşa bilərsiniz. Yaxşı, əgər ızgaranın hər mm -də 500 'xətti olduğunu bilsək, bu, hər m -də 500.000 xəttin olması deməkdir. 1m -ni 500.000 xətlə bölsək, aralarındakı məsafə 2 µm olur. X və d ilə birlikdə dalğa uzunluğunu hesablaya bilərik.

Bütün bu məsafələrin metrlərlə olduğunu unutmayın. Dalğa uzunluğu ümumiyyətlə nano metrlərlə (10^-9 m) ifadə olunur, buna görə cavabınızı nano-metrlərə çevirmək və ya sadəcə 10^-9 dəfə bir şey ifadə etmək istədiyinizi nəzərə almalısınız.

Addım 4: Nəticələr

Yuxarıdakı qrafiki hazırlamaq üçün bu təcrübəni təkrar etdim. Cədvəldə iki sıra görə bilərsiniz (min və maksimum). Bunlar lazerlərin özlərində göstərilən maksimum və minimum dalğa uzunluqlarıdır, buna görə də düzgün cavabı aldığımı görmək üçün dalğa uzunluğunun nə olduğunu təxminən bilirdim.

Hesablamalara baxdığımda ölçülərim maksimum və minimum həddə deyil, ən azından ardıcıldır. Ölçülən və gözlənilən arasındakı fərq 4-10% arasında idi. Tam bir qeyri -müəyyənlik ölçüsü etmədim, ancaq ölçmə texnikası ilə tətbiq olunan qeyri -müəyyənliyin olacağı açıqdır (yəni ekrana olan məsafənin mükəmməl dik olmadığı və s. Ölçülməsi). Hesablanmayan bir səhv olsa belə, inanıram ki, bu dalğa uzunluqlarının ədalətli bir nümayəndəsidir və ikiqat yarıq təcrübəsini mükəmməl şəkildə nümayiş etdirir.

Nəticələrin tam dəstini görmək istəyirsinizsə, öz ölçmələrinizi aparmaq üçün istifadə edə biləcəyiniz excel faylını əlavə etdim. İndi kollimasiya edən linzalar və reflektorlar ilə oynamaq prosesindəyəm, bu mövzuda bir təlimatla maraqlanacaqsınızsa, şərhlərdə bu tez öyrədilə bilən haqqında fikirlərinizi bildirin.