5.3.6 Ohyb na mřížce. Předpoklady: 5305



Podobné dokumenty
Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

5.3.1 Disperze světla, barvy

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

Digitální učební materiál

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

Fyzika 2 - rámcové příklady vlnová optika, úvod do kvantové fyziky

5.2.8 Zobrazení spojkou II

DUM č. 5 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník


ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika

5.2.3 Duté zrcadlo I. Předpoklady: 5201, 5202

5.2.3 Duté zrcadlo I. Předpoklady: 5201, 5202

( ) Další metrické úlohy II. Předpoklady: Př. 1: Najdi přímku rovnoběžnou s osou I a III kvadrantu vzdálenou od bodu A[ 1;2 ] 2 2.

5.2.7 Zobrazení spojkou I

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Praktikum školních pokusů 2

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_20_FY_C

5.3.5 Ohyb světla na překážkách

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

5.1.3 Lom světla. vzduch n 1 v 1. n 2. v 2. Předpoklady: 5101, 5102

4.3.4 Základní goniometrické vzorce I

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Bodový zdroj světla A vytvoří svazek rozbíhajících se paprsků, které necháme projít optickou soustavou.

Základní pojmy Zobrazení zrcadlem, Zobrazení čočkou Lidské oko, Optické přístroje

Jednou z nejstarších partií fyziky je nauka o světle tj. optika. Existovaly dva názory na fyzikální podstatu světla:

Název: Měření vlnové délky světla pomocí interference a difrakce

Úloha 3: Mřížkový spektrometr

3. SVĚTELNÉ JEVY. Světelné zdroje. Rychlost světla.

5.2.9 Zobrazení rozptylkou

Čočky Čočky jsou skleněná (resp. plastová) tělesa ohraničená rovinnými nebo kulovými plochami. Pracují na principu lomu. 2 typy: spojky rozptylky

3. OHYB A INTERFERENCE SVĚTLA OPTICKOU MŘÍŽKOU

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

M I K R O S K O P I E

Měření závislosti indexu lomu kapalin na vlnové délce

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

Petr Šafařík 21,5. 99,1kPa 61% Astrofyzika Druhý Třetí

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

4.3.3 Základní goniometrické vzorce I

Světlo jako elektromagnetické záření

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

5.3.3 Interference na tenké vrstvě

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.III. Název: Mřížkový spektrometr

Dalekohledy. y τ τ F 1 F 2. f 2. f 1. Předpoklady: 5211

OPTIKA Světelné jevy TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Lineární funkce IV

Světlo 1) Světlo patří mezi elektromagnetické vlnění (jako rádiový signál, Tv signál) elmg. vlnění = elmg. záření

Úloha č. 1: CD spektroskopie

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

Při demonstraci lomu bílého světla pozorujeme jev, kdy se při lomu bílé světlo rozloží na barevné složky. Tento jev se nazývá disperze světla.

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

Měření indexu lomu kapaliny pomocí CD disku

pro gymnasia Optika Fysika mikrosvěta

Optika nauka o světle

Optika pro mikroskopii materiálů I

S v ě telné jevy. Optika - nauka - o světle, jeho vlastnostech a účincích - o přístrojích, které jsou založeny na zákonech šíření světla

Fyzika pro chemiky II

Zákon odrazu. Úhel odrazu je roven úhlu dopadu, přičemž odražené paprsky zůstávají v rovině dopadu.

Název: Měření ohniskové vzdálenosti tenkých čoček různými metodami

Tabulka I Měření tloušťky tenké vrstvy

Balmerova série, určení mřížkové a Rydbergovy konstanty

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ OHYB SVĚTLA

Elektromagnetické vlnění

STUDIUM OHYBOVÝCH JEVŮ LASEROVÉHO ZÁŘENÍ

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Vlnové vlastnosti světla difrakce, laser

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

Vypuklé a duté zrcadlo I

Laboratorní práce č.9 Úloha č. 8. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce světla Měření indexu lomu refraktometrem:

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově 07_10_Zobrazování optickými soustavami 1

FYZIKA PRO IV. ROČNÍK GYMNÁZIA - OPTIKA 2. VLNOVÁ OPTIKA

Uspěchané světlo

Vlnové vlastnosti světla

Optika. Zápisy do sešitu

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Geometrická optika. Optické přístroje a soustavy. převážně jsou založeny na vzájemné interakci světelného pole s látkou nebo s jiným fyzikálním polem

Dláždění I. Předpoklady:

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití

Aplikovaná optika I: příklady k procvičení celku Geometrická optika. Jana Jurmanová

( ) ( ) Vzorce pro dvojnásobný úhel. π z hodnot goniometrických funkcí. Předpoklady: Začneme příkladem.

Vektory II. Předpoklady: Umíme už vektory sčítat, teď zkusíme opačnou operací rozklad vektoru na složky.

Podle studijních textů k úloze [1] se divergence laserového svaku definuje jako

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 10: Interference a ohyb světla

Spojky a rozptylky II

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

SVĚTLO A TMA ROZKLAD A MÍCHÁNÍ BAREV

a se nazývá aritmetická právě tehdy, když existuje takové číslo d R

OPTIKA. I. Elektromagnetické kmity

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

Lupa a mikroskop příručka pro učitele

Cvičení Kmity, vlny, optika Část interference, difrakce, fotometrie

Název: Pozorování a měření emisních spekter různých zdrojů

Centrovaná optická soustava

Optika Emisní spektra různých zdrojů Mirek Kubera

Transkript:

5.3.6 Ohy na mřížce Předpoklady: 5305 Optická mřížka = soustava rovnoěžných velmi lízkých štěrin. Realizace: Skleněná destička s rovnoěžnými vrypy, přes vryp světlo neprochází, prochází přes nepoškraaná místa (štěrinou je tedy sklo ez vrypu). Podoně jako u dvojštěriny z každé štěriny vychází paprsky do různých směrů, paprsky navzájem interferují na stínítku za mřížkou vznikne při použití monochromatického světla interferenční orazec podoný orazci za dvojštěrinou. Maxima jsou užší a výraznější (skládají se z většího počtu paprsku z většího počtu stěrin). Vzorec pro maxima je stejný jako u dvojštěriny: vzdálenost mezi štěrinami = vzdálenost sousedních vrypů na destičce = mřížková konstanta. Př. : Nakresli oraz, který vznikne na stínítku, když mřížku osvětlujeme místo monochromatického světla ílým světlem. Bílé světlo se skládá z arev, které mají různé vlnové délky maxima prvního a vyšších řádů vznikají v různých směrech po stranách od prvního maxima se ojeví duha, nejlíže ke středu ude fialová arva (fialové světlo má nejkratší vlnovou délku a tedy nejmenší úhel). Pomocí mřížky dokážeme rozložit íle světlo na arvy daleko jednodušeji než pomocí hranolu časté použit. CD a DVD disky tvoří spirála = tenké drážky ve velmi malé vzdáleností = optická mřížka při pohledu z vhodného úhlu vidíme, jak rozkládají světlo na arvy.

Př. 2: Urči úhlovou odchylku krajních arev spektra prvního řádu, které vzniká na optické mřížce s 400 vrypy na mm. (Počítej s rozsahem vlnových délek 400 nm 760 nm). Nejdříve musíme určit mřížkovou konstantu mřížky: 400 vrypů na mm vryp 400 =0,0025 mm=2500 nm tato vzdálenost připadá na vryp můžeme ji rát jako vzdálenost mezi dvěma vrypy a tedy přímo mřížkovou konstantu. = k Úhel prvního maxima pro fialovou arvu: sin F = 400 2500 =0,6 F=9 2. Úhel prvního maxima pro červenou arvu: sin Č = 790 2500 =0,304 Č=7 42. Úhlová odchylka: = Č F =7 42 9 2 =8 30 Krajní arvy spektra prvního řádu vzniklého na optické mřížce s 400 vrypy na mm mají úhlovou odchylku 8 30. Poznámka: Pro srovnání si připomeňme, že šířka spektra (s trochu odlišnými krajními vlnovými délkami 76 nm a 397 nm) vzniklého lomem pod úhlem 23 yla pouze 23. Př. 3: Urči úhly, pod kterými vznikají maxima 2. a 3. řádu krajních arev spektra, na optické mřížce s 400 vrypy na mm. Na základně výpočtů dokresli orázek stínítka za optickou mřížkou nakreslený v příkladu. (Počítej s rozsahem vlnových délek 400 nm 760 nm). Stejný postup jako v předchozím příkladě: Mřížková konstanta mřížky: = k =0,0025 mm=2500 nm 400 Úhel druhého maxima pro fialovou arvu: sin 2F = 2 400 2500 =0,32 2F =8 40 Úhel druhého maxima pro červenou arvu: sin 2Č = 2 760 2500 =0,608 2Č=37 27 Úhel třetího maxima pro fialovou arvu: sin 3F = 3 400 2500 =0,48 3F =28 4 Úhel třetího maxima pro červenou arvu: sin 3Č = 3 760 2500 =0,92 3Č=65 47 šířky spekter se postupně zvětšují a konec druhého spektra se překrývá s třetím Orázek můžeme nakreslit pouze k druhému maximu oranžové arvy, kde se začne spektrum druhého řádu překrývat se spektrem třetího a spektrální arvy se začnou skládat do dalších odstínů. Př. 4: Vysvětli odrazy svíčky, které vznikají na zadní straně CD a jsou zachyceny na přiložené

fotografii. Zadní (datová) strana CD je pokryta velmi jemnou spirálou. Tato spirála vytváří optickou mřížku. Na orázku je na CD vidět pod hořící svíčkou ílý plamínek = maximum nultého řádu společné pro všechny arvy, pro paprsky, které dopadají do našeho oka z ílého plamínku platí zákon odrazu. Pod ílým plamínkem je duhový zvětšený plamínek = maximum prvního řádu. Uprostřed je íle, protože plamínek je poměrně velký a uprostřed se schází paprsky s různých míst plamínku, reprezentující různé arvy ohnuté různým způsoem. Př. 5: Urči kolik maxim vznikne pro fialové světlo na mřížce s 250 vrypy. Kolik maxim na této mřížce vznikne pro světlo červené? Využijeme postup z příkladu 2. = k levou stranou rovnice je sin k, tedy číslo menší neo rovno jedné dosadíme za něj a tak získáme největší možnou hodnotu k = k k= Nejdříve musíme určit mřížkovou konstantu mřížky: 400 vrypů na mm vryp =0,004 mm=4000 nm= 250 Nejvyšší maximum pro fialové světlo: k= = 4000 400 =0 optická mřížka vytvoří pro

fialové světlo maxim (to poslední maximum 0. řádu pod pravým úhlem). Nejvyšší maximum pro červené světlo: k= = 4000 760 =5,23 optická mřížka vytvoří pro červené světlo 6 maxim (poslední maximum je maximum 5. řádu). Př. 6: Urči hustotu vrypů optické mřížky, ylo-li maximum.řádu oranžového světla ( =600 nm ) pozorováno s úhlovou odchylkou 30. Využijeme postup základní vzorec. = k Určíme dosazením mřížkovou konstantu: = k = 600 nm=300 nm=0,0030 mm sin 30 počet vrypů na mm získáme jako převrácenou hodnotu mřížkové konstanty: 0,0030 =332 vrypů na mm Optická mřížka musí mít hustotu 332 vrypů na mm. Př. 7: Urči vlnovou délku světla laserového ukazovátka, pomocí jeho ohyu na optické mřížce z demonstrační soupravy. Pro výpočet vlnové délky potřeujeme znát úhel pro liovolné maximum posvítíme ukazovátkem na mřížku ve větší vzdálenosti od zdi a odečteme vzdálenost například nultého a prvního maxima Při ohyu na mřížce s 0 vrypy na mm, se na zdi vzdálené 2 m, vytvořilo. maximum ve vzdálenosti,3 cm od nultého maxima. zeď mřížka,3 cm 2 m Z orázku je zřejmé, že platí: tg k = 0,03 2 k =0 22 2. 0 vrypů na mm =0, mm=00000 nm= vryp 0 = k Dosazení: = 00000sin 0 22 2 = nm=650 nm k Červené světlo laserového ukazovátka má vlnovou délku 650 nm. Př. 8: Urči hustotu vrypů optické mřížky, jestliže maximum.řádu oranžového světla ( =600 nm ) je na stínítku ve vzdálenosti,5 m od mřížky 20 cm od maxima 0. řádu. Příklad je velmi podoný šestému s jediným rozdílem neznáme úhlovou odchylku maxima.

,5 m 20 cm mřížka stínítko Z orázku je zřejmé, že platí: tg k = 0,2,5 k=7 36 Dále už je řešení stejné jako v příkladě 6. = k Určíme dosazením mřížkovou konstantu: = k = 600 nm=4540nm=0,00454 mm sin 7 36 počet vrypů na mm získáme jako převrácenou hodnotu mřížkové konstanty: 0,00454 =220 vrypů na mm Optická mřížka musí mít hustotu 220 vrypů na mm. Shrnutí: Ohy světla optickou mřížkou (soustavou rovnoěžných štěrin) je popsán stejným vzorcem jako u dvojštěriny, kromě ílého maxima nultého řádu vytváří duhová maxima vyšších řádů.