Měření vlnové délky světla

Úkol: Změřte vlnovou délku světla laserových ukazovátek

Vybavení: laserová ukazovátka (červené, zelené, modré), CD disk, úhloměr, DVD disk

Patrně ve svém okolí naleznete laserové ukazovátko a audio CD. Kompaktní disk se záznamem hudby má na svém povrchu drážky, které jsou od sebe vzdáleny 1 600 nm, a proto se chová jako optická mřížka s 625 vrypy na mm. Když se přes povrch CD podíváte na zdroj bílého světla, uvidíte, jak se světlo rozloží na barevné spektrum. V této laboratorní práci se ale budeme věnovat monochromatických laserům.

Dopadá-li světlo o vlnové délce \(\lambda\) na mřížku se vzdáleností vrypů \(b\), svírají difrakční maxima s původním směrem úhel \(\theta_k\), pro který platí \(\sin\theta_k=k\lambda/b\), kde \(k\) je pořadové číslo maxima (tj. 1, 2, 3, …).

Postup měření:

Položte na okraj stolu úhloměr a laser držte tak, aby jeho svazek dopadal na střed úhloměru po značce 90^o. Přiložte na toto místo CD a změřte úhly odpovídající jednotlivým difrakčním maximům.
Z úhlů odpovídajících jednotlivým maximům vypočítejte vlnovou délku použitého laseru.
Měření proveďte i pro lasery dalších barev (pokud je máte k dispozici).
Najděte údaje o vlnové délce laserů (buďto z výrobních štítků nebo na internetu) a porovnejte je s výsledky vašeho měření.
Pokus zopakujte s DVD diskem. Ze změřených maxim určete vzdálenost drážek na jeho povrchu.
Změřený údaj porovnejte s údaji na internetu.

Otázky:

Jak závisí úhlová vzdálenost maxim na vlnové délce světla?
Jak závisí úhlová vzdálenost maxim na hustotě drážek disku?
Proč při použití bílého světla vzniká na CD barevné spektrum?
Podívejte se přes CD na rozsvícenou zářivku. Jsou v jejím spektru všechny barvy duhy?

Poznámky pro učitele

Pro přesnější měření je vhodné vytisknout úhloměr z tohoto souboru na tvrdý papír formátu A4.