Měření vlnové délky světla mřížkovým spektrometrem

Zadání:

Určete vlnové délky všech viditelných čar spektra hélia mřížkovým spektrometrem.

Pomůcky:

• sada spetrálních trubic včetně trubice plněné He

• Ruhmkorffův induktor

• mřížkový spektrometr s příslušenstvím (mřížka 5000čar/cm, 3 spojné čočky, štěrbina, rámeček s vláknem, feritky)

• vodiče

• multimetr DM-1

• podstavný hranol tenký 2x

Použitá literatura:

Teorie viz „Kozlovská, Záškodný, Mikošek: Fyzikální praktikum III-IV“, str. 115n.

Postup viz „Kozlovská, Záškodný, Mikošek: Fyzikální praktikum III-IV“, str. 118n.

Úkol měření:

Proměřte všechny dobře viditelné čáry a difrakční řády. Každou čáru změřte pouze jednou, maximálně pečlivě. Chybu měření úhlů odhadněte (zhruba polovina stupně). Mřížkovou konstantu vypočtěte z údaje na mřížce, její chybu zanedbejte. Výslednou chybu měření stanovte jako chybu veličiny funkčně závislé na měřených veličinách. Porovnejte získané vlnové délky s tabelovanými hodnotami.

Na základě měření difrakčního úhlu aa mřížkové konstanty b lze určit výpočtem vlnovou délku světla ze vztahu:

m…celé číslo udávající difrakční řád

Postup měření:

1. Zjistíme údaj o mřížkové konstantě (údaj je uveden na přístroji).

2. Štěrbinu spektrometru osvětlíme zkoumaným zdrojem světla.

3. Nastavíme dalekohled na difrakční maximum 1.řádu a odečteme polohu jednotlivých barev na stupnici. 21184ozv56mom6z

4. Nastavení zopakujeme pro symetrickou polohu dalekohledu pro difrakční řád m = -1.

5. Změříme m = 2 , m = -2.

6. Z údajů vypočítáme velikost difrakčního úhlu.

Naměřené hodnoty:

Hélium :

m = 1 m = 2 zo184o1256moom

m = -1 m = -2

Vypočtené hodnoty:

b = 5000 čar / mm = 2. 10^-6 m

Výpočet chyby měření: (pro modrou barvu)

x1 = (180 - a1m) + (a-1m – 180) = (180 – 12,5) + (12,5 – 180) = 0˚

2 2

x1 = (180 - a2m) + (a-2m – 180) = (180 – 27,2) + (28,6 – 180) = 0,7˚

2 2

Srovnání naměřených a vypočtených hodnot s tabulkami:

Tabelované hodnoty

Naměřené hodnoty

Závěr:

Tabulkové hodnoty vlnové délky světla He se pohybují v rozmezí od 447,148 do 706,520 nm pro určité odstíny barev. Spektrum našeho měření je mírně posunuto směrem k ultrafialové oblasti. Důvodem je nepřesnost měřicí metody, přístrojů a vlastního měření, které je taktéž zatíženo naší subjektivní chybou. Chyba měření přitom překrývá celou množinu tabulkových hodnot.