8.10. A fényelhajlás jelensége optikai rácson, a fény hullámhosszának meghatározása

A kísérlet célja 

Optikai ráccsal bemutatott fényelhajlási kísérlet segítségével határozza meg a fény hullámhosszát!

Szükséges eszközök

• Kis teljesítményű fénymutató-lézer (háromlábú kisállványon)
• Optikai sín lovasokkal
• Ernyő
• Ismert rácsállandójú optikai rács
• Mérőszalag, vonalzó.

Leírás

Az ismert rácsállandójú optikai rácsot világítsuk át lézerfénnyel! A lézerfény a rácson áthaladva elhajlik. Az ernyőn szimmetrikusan megjelenő foltok (interferenciamaximumok) sötétítés nélkül is láthatók.

Feladatok

• Mérjük le az optikai rács és az ernyő távolságát, valamint az ernyőn az első elhajlási maximum és a direkt sugár foltjának távolságát!
• A mért hosszúságadatokat és az optikai rács megadott rácsállandóját felhasználva határozzuk meg a lézerfény hullámhosszát!
• A kapott eredményünket vessük össze a piros lézer hullámhosszának irodalmi értékével.

Módszertani kiegészítések

• A kísérlet magyarázatához fűződő klasszikus ábra látható jobbra. Jól bemutatja az elemi hullámok közötti úthosszkülönbségét adott szórási szög esetén, de a diákok számára gyakran okoz nehézséget, hogy látszólag párhuzamos nyalábok interferenciáját számoljuk. A félreértések elkerülése végett érdemes inkább az alsó ábrát felrajzolni. Ennek jobb oldalán látható a hullámok találkozása az ernyőn, de az is érzékelhető, hogy ha a rács közvetlen környezetét nézzük csak, akkor a nyalábok párhuzamosnak látszanak.