FACHHOCHSCHULE BOCHUM Fachbereich Vermessungswesen und Geoinformatik Praktikum Physik SS 2004 Übung 2: Lichtwellenlängen, Interferenzen, Gitter- und Spaltparametern Aufgabe 1: Bestimmung der Wellenlänge des HeNe-Lasers mit dem Michelsoninterferometer Die Bestimmung der Wellenlänge des HeNe-Lasers wird mit dem MichelsoninterSchirm ferometer (s. Skizze) demonstriert. Hierzu halbdurchmüssen zunächst der Laser, die Vorsatzlinfester lässiger Spiegel se und die Spiegel so justiert werden, daß Spiegel auf dem Schirm Kreisringe als InterferenzLaser muster sichtbar werden. Zur Bestimmung der Wellenlänge des Lasers wird anschlieVorsatzßend der eine Spiegel des Michelsoninterfelinse verstellrometers kontinuierlich mit der Mikromebarer Spiegel terschraube in einer Drehrichtung solange Michelsoninterferometer verstellt, bis daß eine ausreichende Anzahl von Hell/Dunkelwechseln des mittleren Kreisringes auftreten. Aus der Anzahl der Hell/Dunkelwechsel und der am Mikrometer ablesbaren Wegverstellung ist die Wellenlänge des verwendeten HeNe-Lasers zu bestimmen. Das Mikrometer der Verstellschraube ist so geeicht, daß 1 Skalenteil 0.001 mm entspricht. Zz bestimmen sind die Anzahl der Hell/Dunkel-Wechsel sowie der Verstellbetrag de verstellbaren Spiegel. Wegen der großen Gefahr, daß die Hell/Dunkelwechsel nicht korrekt gezählt wurden, erhält jede Gruppe für die spätere Auswertung vorgegebene Werte für die Anzahl n der Hell/Dunkelwechsel sowie für den Verstellbetrag der Mikrometerschraube. Aufgabe 2: Bestimmung der Breite eines Spaltes sowie der Gitterkonstanten von zwei Gittern Der HeNe-Laser, für den in Aufgabe 1 dessen Wellenlänge bestimmt wurde, ist zur Bestimmung der Breite eines Spaltes sowie der Gitterkonstanten von zwei Gittern zu benutzen. Hierzu wird in ca. 5 cm - 10 cm Abstand hinter dem Laser in dessen Strahlengang ein Spalt bzw. zwei verschiede- Schirm Spalt/Gitter Maxima S Laser Maxima 1 ne Strichgitter gebracht. In ca. 1 m bis 1.5 m Abstand hinter dem Spalt bzw. Gitter befindet sich ein Schirm, auf dem die Interferenzmuster markiert und ausgemessen werden können. Der Abstand Spalt/Gitter und Schirm ist genau auszumessen und so einzustellen, daß die u.a. Anzahl von Maximas vollständig auf den Schirm passen. Weiterhin sind zu messen: bei Verwendung des Spaltes: Abstand des 5. Maximums (links und rechts) von der Mitte des Interferenzmusters bei Verwendung des 1. Gitters: Abstand des 1., 5., 10. Maximums (links und rechts) von der Mitte des Interferenzmusters bei Verwendung des 2. Gitters: Abstand des 1. Maximums (links und rechts) von der Mitte des Interferenzmusters Aus den gemessenen Abständen sind die Spalt- bzw. Gitterparameter zu bestimmen, wobei die linken und rechten Abstände arithmetisch zu mitteln sind. Spalt Gitter 1 Gitter 2 5. Maximum 1. Maximum 5. Maximum 10. Maximum links links Abstand Schirm rechts rechts links rechts links rechts 1. Maximum links rechts Aufgabe 3: Bestimmung der Wellenlängenbereiche für die verschiedenen Lichtfarben Für diese Aufgabe ist die Quecksilberdampflampe und das 2. Strichgitter aus Aufgabe 2 zu verwenden. In ca. 0.5 m bis 1 m hinter der Quecksilberdampflampe befindet sich ein Schirm. Die Vorsatzlinse der Quecksilberdampflampe ist zunächst mit Hilfe einer weiteren Linse so zu justieren, daß das Lichtbündel achsparallel die Vorsatzlinse verläßt. Anschließend wird in ca. 5 cm Abstand hinter der Vorsatzlinse das Gitter in den Strahlengang gebracht. Der Abstand des Gitters vom Schirm ist genau auszumessen. Auf dem Schirm sind für das 1. Maximum die Abstände der Bereiche von folgenden Spektralfarben von der Mitte des Interferenzmusters zu bestimmen (Festlegung Begin und Ende des Farbbereiches): grün gelb orange rot Gitter Aus den gemessenen Abständen sowie der in Aufgabe 2 bestimmten Gitterkonstanten sind die Wellenlängenbereiche für die o.a. Spektralfarben zu berechnen! Spektrum Abstand Schirm Spektrum blau Quecksilberdampflampe 2 Schirm
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