Fysisk institutt og ILS, UiO, Andersen og Øgrim, 1999

Fysisk institutt og ILS, UiO, Andersen og Øgrim, 1999
Fysikkforsøk for videregående skoler

Del H: Lys med video

H06 Måling av bølgelengder

Stikkord:
Gitter
Gitterkonstant
Prisme
Spekter

Utstyr: Videokamera
Monitor
Gitter og/eller Prisme
Spektrallampe
Linjal med cm-mål

Om vi bruker prisme til å lage spekteret, kan vi ikke måle bølgelengder direkte. Vi får bare kvalitative resultater. Vi ser f eks at den røde delen av spekteret avbøyes minst, den fiolette mest, og da er det rimelig å anta at f eks gult lys må ha bølgelengde mellom lengdene for rødt og fiolett. Med gitterspektroskop kan vi direkte måle bølgelengdene. Siden kan vi, om vi vil, bruke prismespekter til å sammenlikne spekter av ukjente lyskilder med spekter av kjente kilder.

Bruk av gitter

Oppstillingen er den samme som i H02.

I vårt gitter er det 300 streker per millimeter. Avstanden mellom gitterstrekene er d = 1/300 mm = 3,33 mm.
Når lys med bølgelengde l faller vinkelrett inn mot gitteret, får det første sidemaksimum i spekteret en retning gitt ved vinkelen j i uttrykket
sin j = l /d.

På baksida av gitteret ser det altså ut som om dette første maksimum kommer fra en retning som danner vinkelen j med retningen fra lyskilden.

Vi plasserer en linjal fra lyskilden horisontalt ut til den ene sida, og har nok lys i rommet til at vi kan se linjalen og spekteret på bildet. Med et videospektroskop er dette lett å få til. Da kan vi se på bildet der linjen i spekteret faller på linjalen. Vi fant a = 51 cm, der a er avstanden fra lyskilden til en linje i spekteret, den avstanden vi måler på bildet.

Det er kanskje ikke lett å se tallene på linjalen på bildet, men da kan man peke på linjalen med en blyant til man på tv-skjermen ser at blyantbildet og spekterlinja faller sammen.

Så måler vi avstanden fra lyskilden til gitteret, L = 355 cm, og finner

tan j = a/L = 51/355 av dette følger at sin j = 0,142, og så beregner vi bølgelengden:

l = d sin j = 3,33 mm ^. 0,142 = 473 nm

I følge tabellene skal bølgelengden være 469 nm, så resultatet er bra med det utstyret vi brukte.

Gitteret må stå langt nok unna lyskilden, sånn at vi kan regne med parallelt innfallende lys.

Prisme

Med gitter har vi likningen sin j = l/d, som viser at sin j er proporsjonal med bølgelengden. Gitterlinjens avstand fra det sentrale maksimum er altså praktisk talt proporsjonal med bølgelengden. Noen slik sammenheng har vi ikke med prismer. Glassets evne til å spre fargene varierer med bølgelengdene.

Det vi kan gjøre, er å sammenlikne spekter fra to forskjellige lyskilder. Vi kan plassere to spektralrør like bak hverandre. Vi dekker til øvre halvdel av det ene røret og nedre av det andre. Sånn får vi to spekter samtidig inn på skjermen og kan tippe bølgelengdene for linjene i det ukjente lyset.

Neste forsøk		Tilbake til innholdsfortegnelser
H07		Del-H				3. avdeling			Indeks