Ohyb elektromagnetického záření

Návod k experimentu

Právě jste si otevřeli stránku se vzdáleně řízeným experimentem, jehož schematické uspořádání se nachází na obr. 1 a který se týká vlnových vlastností světla.

Figure 1
Obr. 1 Schematické uspořádání pokusu ohybu na štěrbině snímaného systémem ISES a přenášeného prostřednictvím Internetu.

Jako zdroj monochromatického a koherentního záření použijeme laser s vlnovou délkou λ1 = (632 ± 10) nm a λ2 = (532 ± 10) nm. Jeho záření dopadá na štěrbinu. Rozdělení intenzity záření laseru za štěrbinou v ohybovém obrazci měříme prostřednictvím polovodičové fotodiody umístěné ve vzdálenosti a = (2152 ± 1) mm od štěrbiny (a dále s využitím zesilovačů a systému ISES. K němu je rovněž připojený XY zapisovač, který umožňuje snímání průběhu intenzity ohybového jevu.

Signál z optického modulu je zapojený buď přímo na kanál A jednotky ISES, nebo přes voltmetr se zesílením 10 x (kanál B), nebo 100 x (kanál C). XY zapisovač je napojený na výstupní kanál E jednotky ISES a zajišťuje posuv fotodiody. Je vhodné snímat signál hlavního maxima a aspoň dvou dalších vedlejších maxim. Průběh intenzity ohybového jevu je dále možné využít na určení velikosti mikroobjektu – v našem případe šířky štěrbiny, a to s využitím rovnice (1), nebo na základě znalosti poloh minim, případně maxim intenzity světla a rovnic (3), resp. (4). Na obr. 2 je příklad naměřených dat s přeloženou funkcí (1) pomocí programu Origin 7.5. Všimněte si rozdílu přesnosti určení velikosti štěrbiny, pokud k jejímu určení použijeme obě metody.

Figure 2
Obr. 2 Příklad rozložení intenzity světla při ohybovém jevu na štěrbině; zdroj záření - laser s λ1 = 628,10 nm (d = 180 μm), červená křivka je překlad optimalizačním programem (Origin 7.5); výpočtem z poloh maxim jsme určili velikost štěrbiny d = (170 ± 10) μm, použitím optimalizačního programu d = (168.6 ± 0.4) μm.

Při Vaší (první) návštěvě (nebo pokud je to jen ze zvědavosti) si stránku:

  1. Prohlédněte a zvažte, co všechno poskytuje interaktivní stránka experimentu, tedy, co vše na ní vidíte. Umíte si experiment představit se zavřenýma očima?
  2. Dříve než začnete měřit „na ostro“, proveďte jedno libovolné měření, a než spustíte další měření, vytvořte si několik předpovědí v tom smyslu, zda změna jedné, Vámi zvolené veličiny, vyvolá změnu dalších veličin a jak? Např. na začátek zda se: zvýší, sníží, posune vpravo, vlevo aj. ). Zjistili jste, že měření si můžete zaznamenat a přenést do vlastního počítače?