8.12. Egy speciális reflexiós rács (CD) "rácsállandójának" meghatározása He-Ne lézerfény elhajlási képéből
A kísérlet célja 
Annak bemutatása, hogy a CD-ről visszavert fénynyaláb a finom rácsstruktúrán elhajlást szenved. Alkalmas elrendezés esetén – ismert hullámhosszúságú fényt használva – a lemez „rácsállandójának” meghatározása.
Szükséges eszközök
- Lézer fényforrás
- Lyukkal ellátott ernyő
- CD, dugós állvány
- Mérőszalag / vonalzó
Leírás
A rácsállandó méréséhez állítsuk be a lézermutató vízszintes nyalábjára merőlegesen lyukas ernyőt. A nyaláb haladjon át a lyukon! Rögzítsük a CD-t az ernyő mögött, az ernyővel párhuzamosan! A nyaláb a diszk vízszintes átmérőjére essen! Ilyen elrendezés mellett a CD-n elhajló nyalábok nullad-rendje nagyjából a beeső nyaláb irányába, a többi rend pedig vízszintes síkba verődik vissza. Az ernyőn – a lyukra szimmetrikusan – két elhajlási rend négy fényfoltja jelenik meg, magasabb rendű elhajlást nem tapasztalunk.
Mivel harmadrendű (n=3) elhajlást már nem tapasztalunk, a
összefüggés alapján arra következtethetünk, hogy a rácsállandó 
határok között mozog (azaz vörös lézer esetén λ = 652 nm, így 1,95 μm > d > 1,3 μm).
A rácsállandó pontos meghatározásához az 
elhajlási szögeket kell megtudnunk. A szögeket tangens értékekből számíthatjuk:
ahol 
és 
a nulladrendtől (lyuktól) mért távolsága az egyes rendeknek megfelelő foltoknak, 
pedig a diszk és ernyő közötti távolság. Így
ahol n = 1, illetve 2.
Feladatok
- Az első és másodrendű elhajlások segítségével határozza meg a CD „rácsállandóját”!
- Becslési feladat: Legalább hány Mbyte a CD kapacitása? Ennek a kérdésnek a megválaszolásához elsősorban azt kell tudni, hogy hány kis vájat van a CD-n – hiszen a két bites (1 és 0) információt vájat-nem vájat formában könnyen kódolhatjuk. Ehhez kell becsülnünk egy-egy vájat területét (≈d2 ) és a CD teljes felületének ACD=π(R2-r2) nagyságát – ahol R a CD külső r a CD belső sugara. Így a CD kapacitását az alábbi összefüggéssel becsülhetjük:
Tweet