Interferenta luminii

Cuprins

Principiul metodei      pag. 2

Descrierea dispozitivului experimental      pag. 3

Mod de lucru pag. 4

Rezultate experimentale      pag. 5

Calcul de erori pag.6

Principiul metodei

Interferenta luminii

Interferenta luminii este fenomenul de suprapunere intr-o zona a unui mediu a doua sau mai multe unde electromagnetice cu aceeasi frecventa, din spectrul vizibil.

In interferenta stationara energia luminoasa se distribuie intre franjele luminoase si intunecate din campul de interferenta.

Fenomenul de difractie

Difractia luminii reprezinta fenomenul de patrundere a luminii in spatele obstacolelor si fantelor, deci abaterea de la propagarea rectilinie sau altfel spus, reprezinta fenomenul de ocolire aparenta de catre unda luminoasa a obiectelor ale caror dimensiuni sunt comparabile cu lungimea de unda a radiatiei.

Prin difractia luminii frontul de unda se deformeaza si lumina se propaga si in spatele orificiilor sau obstacolelor, in zona de umbra geometrica.

Fiecare punct al unui front de unda poate fi considerat ca fiind o sursa secundara de unde sferice coerente, undele secundare pot interfera in zona dintre lumina si umbra geometrica.

Reteaua de difractie

Reteaua de difractie consta dintr-un numar mare n de fante filiforme identice,de latime a, paralele, echidistante si foarte apropiate una de cealalta, la distanta b. O astfel de retea se realizeaza prin trasarea pe o lama neteda de sticla sau material plastic transparent a unui numar N de zgarieturi rectilinii si opace, de latime b, pe o distanta L.

Numarul de trasaturi pe unitatea de lungime este n=N/L, iar distanta dintre centrele a doua trasaturi succesive, distanta care se numeste constanta retelei si se noteaza cu l, este egala cu: l=L/N=1/n=a+b.

     

N fante

Descrierea aparatului experimental

a)      Pe un banc optic sunt aranjate, ca in figura de mai jos:

o sursa luminoasa filiforma constand intr-un bec de 12 V cu filament vertical;

o lentila convergenta in al carei plan focal se afla filamentul, obtinandu-se astfel un fascicul paralel;

o fanta;

o retea de difractie avand n=500 trasaturi/cm, un filtru, pentru a obtine o radiatie monocromatica de lungime de unda ;

un ecran, pe care se formeaza franjele;

B= bec;

L=lentila convergenta;

F=filtru;

R=retea de difractie;

E=ecran;

b)     Sursa de alimentare a becului

C=cursor rotativ necesar pentru ajustarea tensiunii;

B1 si B2=borne pentru curent continuu si alternativ;

E=un ecran care indica tensiunea existenta la bornele consumatorului;

P=protectie;

Modul de lucru

Alimentam becul la o tensiune de 10 V. Deplasam lentila astfel incat pe ecran sa se formeze franje cat mai clare. Pentru o anumita pozitie a retelei de difractie in raport cu ecranul, masuram cu o rigla distanta D dintre reteaua de difractie si ecran, si distanta d care reprezinta distanta pe ecran a k franje luminoase consecutive.

Se determina interfranja i cu ajutorul formulei: ,

= ___________________

d dk

si lungimea de unda cu ajutorul formulei: .

_____ _______ ______ ______________ (2)

______________

, mic =

, consideram P un punct de maxim ->

Din desenul (2) rezulta: =

Cum stim de mai sus ca =

Interfranja se defineste ca fiind distanta dintre doua franje consecutive. Aplicand aceasta teorie rezulta: =

In concluzie, , deci .

Dupa notarea datelor in tabelul experimental, repetam acest procedeu pana cand obtinem un numar suficient de determinari pentru a putea calcula lungimea de unda.

Pentru o mai buna precizie a masuratorii, se marcheaza, pe o hartie atasata ecranului, capetele intervalului celor k franje care apoi se masoara cu o rigla. Deasemenea pentru a masura cat mai exact distanta D, de la reteaua de difractie si pana la ecran, folosim o rigla ajutatoare pe care o atasam retelei, fixand rigla ajutatoare perpendicular pe masa de lucru si lipitia de lentila, astfel reusind sa citim mult mai bine distanta exacta dintre cele doua componente ale dispozitivului experimental.

Rezultate experimentale

Pentru calculul lungimii de unda folosim urmatoarea formula, demonstrata mai sus:

D reprezinta distanta de la reteaua de difractie la ecran (masurata in cm), k reprezinta numarul de interfranje, dk reprezinta distanta dintre k franje, iar i reprezinta interfranja.

Calculul de erori

Pentru calculul erorilor am folosit urmatoarele formule:

, unde reprezinta eroarea facuta prin folosirea pixului, iar k numarul de

interfranje.

, unde reprezinta eroarea aparuta in urma

masurarii distantei de la reteaua de difractie la ecran.