Zeszyt ćwiczeń
dr hab. Maciej Sypek(we współpracy z dr inż. Jarosławem Suszkiem)
Ćwiczenie 1: Obserwacja rozszczepienia światła białego.
Potrzebne: źródło światła białego, pryzmat.
Zadanie polega na zaobserwowaniu rozszczepienia światła białego poprzez przepuszczenie wiązki przez pryzmat. Należy zwrócić uwagę na kolejność barw powstałych w wyniku rozszczepienia. Powinna zostać zaobserwowana kolejność taka jak w tęczy.
Rys. 1
Ćwiczenie 2: Budowa układu optycznego służącego do generowania (tworzenia) fali płaskiej
Potrzebne: mała żaróweczka (koniecznie bez odbłyśnika) o krótkim żarniku, bądź mała dioda o dużej jasności (źródło powinno być pseudo-punktowe), soczewka o ogniskowej ok. 25cm (czyli o mocy 4D), ekran.
Zadanie polega na ustawieniu układu zgodnie ze schematem:
soczewka ruchomy ekran
źródło światła
Rys. 2
f
Należy zmierzyć średnicę wiązki światła powstałej na ekranie. Pomiar należy powtórzyć dla różnych położeń ruchomego ekranu względem soczewki. Jeżeli średnica zmienia się znacząco należy skorygować ustawienie soczewki względem źródła światła. Jeżeli średnica nie zmienia się istotnie na różnych odległościach cel zadania został osiągnięty – otrzymano dobre przybliżenie fali płaskiej.
Ćwiczenie 3: Budowa układu obrazującego wykorzystującego soczewkę sferyczną
Potrzebne: żarówka, soczewka o ogniskowej ok. 25cm (czyli o mocy 4D), ekran.
W ćwiczeniu trzeba zbudować układ przedstawiony na schemacie
poniżej.
x y
Rys. 3
Należy wrócić uwagę aby odległości x oraz y były nie mniejsze niż ogniskowa soczewki. W kolejnym kroku dobierając odpowiednio odległości x i y, należy zobrazować na ekranie żarnik wykorzystanej żarówki.
Należy wrócić uwagę aby odległość x była większa niż ogniskowa soczewki. Dla ustalonej odległości x przesuwając ekran, szukamy takiej odległości y, aby na ekranie uzyskać ostry obraz włókna żarówki. Ile jest takich położeń? Czym różnią się otrzymane obrazy?
Ćwiczenie 4: Obserwacja zjawiska interferencji światła spójnego
Potrzebne: źródło laserowe (np. szkolny laser He-Ne, zielony pointer), siatki dyfrakcyjne jedno- i dwuwymiarowe, skrawki różnych materiałów ażurowych (np. firanek), płyta CD oraz płyta DVD.
W pierwszej kolejności należy oświetlić laserem kolejno siatki dyfrakcyjne i materiały ażurowe zgodnie ze schematem zamieszczonym poniżej
ekran
Siatka dyfrakcyjna
Rys. 4
W powstałym na ekranie obrazie prążków interferencyjnych należy zaobserwować różnicę położeń prążków względem siebie dla siatki jedno – i dwuwymiarowej.
Rys. 5
W analogiczny sposób należy postąpić wykorzystując w doświadczeniu płytę CD i DVD (interferencja zachodzi na krawędziach ścieżek, ścieżki te są około dwa razy gęstsze na płycie DVD niż na CD).
Ćwiczenie 5: Pomiar grubości włosa oraz szerokości szczeliny metodą interferencyjną
Potrzebne: źródło laserowe (np. szkolny laser He-Ne, zielony pointer) o znanej długości emitowanej fali λ, włos, suwmiarka, miarka/linijka.
W ćwiczeniu należy zbudować układ pomiarowy zgodnie ze schematem:
włos/szczelina ekran
x
z
Rys. 6
W doświadczeniu suwmiarka będzie wykorzystywana jako szczelina o regulowanej szerokości, szczelina musi być węższa od szerokości wiązki laserowej. Miarką należy zmierzyć odległość od ekranu do włosa/szczeliny – z; linijką zmierzyć odległość między dwoma „ciemnymi” prążkami obrazu interferencyjnego na ekranie – x. Poszukiwaną grubość/szerokość włosa/szczeliny d można obliczyć korzystając ze wzoru:
Uwaga! l z reguły podawana jest w nanometrach, a z i x w milimetrach. Mierząc odległość między kilkoma minimami można uśrednić pomiar odległości x.
Projekt współfinansowany z Europejskiego Funduszu Społecznego w ramach Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki
3
napomoc