Laboratoriya işi:№11
İşığın dalğa uzunluğunun difraksiya qəfəsi vasitəsilə təyini.
İşin nəzəri hissəsi.
İşıq şüalarının, qeyri-şəffaf maneəyə rast gəldiklə öz düzxətli yayılma istiqamətindən meyl etməsi hadisəsi
işığın difraksiyası adlanır.Hüygens işıq dalğalarının difraksiyasını izah etmək üçün birprinsip irəli sürmüşdür.Bu
prinsipə görə dalğanın yayıldığı mühitdə dalğa cəbhəsinin çatdığı hər bir nöqtə elementar yarımsferik dalğaların
mənbəyi olur.Hər bir anda bu sferik səthlərə toxunan səth dalğa cəbhəsinin həmin andakı vəziyyəti olacaqdır.
Lakin sırf həndəsi xrakter daşıyan bu prinsip vasitəsilə rəqsin müəyyən müşahidə nöqtəsində rəqsin amplitudunu
tapmaq mümkün deyil.Frenel Hüygens prinsipini ‹‹ikinci dalğaların interferensiyası ›› anlayışı ilə tamamlaya-
raq həm ikinci dalğaları bürüyən səthin dalğa cəbhəsinin fiziki mənasını aydınlaşdırmağa, həm də difraksiya ha-
disəsini izah etməklə işığın düzxətli yayılmasının dalğa prosesinin xüsusi halı olduğunu izah etmişdir.
Paralel şüaların qarşısına olduqca sıx paralel yarıqları olan, qeyri-şəffaf cisim qoyduqda difraksiya mənzərəsi
müşahidə olunur.Bu məqsədlə difraksiya qəfəsindən istifadə olunur.Difraksiya qəfəsi bir-birindən eyni uzaqlıq-
da və eyni müstəvidə yerləşmiş çoxlu sayda paralel yarıqlar sistemidir.Difraksiya qəfəsini şüşədən də düzəltmək
olar. Bu məqsədlə şəffaf şüşə lövhə üzərinə bir-birinin çox yaxın, eyni məsafədə yerləşmiş paralel cizgilər çək-
mək lazımdır.Bu cizgilər olan yerlər qeyri-şəffaf, cizgilərarası yerlər isə şəffaf olur.İşıq şüaları cizgilər arasından
keçir, cizgilərdən isə keçmir.
Difraksiya qəfəsində belə yarıqların miqdarı hər milimetrdə 50−2000-ə qədər olur.Adətən laboratoriyada istifa-
də olunan difraksiya qəfəsinin hər millimetrində 50 və ya 100 yarıq vardır.
Cizgilərin enini a ilə, iki qonşu cizgi arasındakı məsafəni b ilə işarə etsək, onda d=a+b (1)
olar.Burada d-verilmiş qəfəs üçün sabitdir.Buna qəfəs sabiti, yaxud qəfəs periodu deyilir.
Fərz edək ki, qəfəs üzərinə monoxromatik paralel işıq şüaları
düşür (şəkil: 1).Paralel şüalar cizgilərdə φ bucağı d
qədər meyl edərək ekran üzərində O nöqtəsində toplanarlar. a b B
Bu zaman meyl etmiş şüalar arasında yollar fərqi yaranacaqdır. A φ φ
Yollar fərqini təyin etmək üçün B nöqtəsindən φ bucağı qədər
meyl etmiş şüa istiqamətinə perpendikulyar çəkək. Yollar fərqi
Δ=CA olar. ΔABC-dən Δ=CA=ABsinφ və AB=d=a+b oldu- D
ğundan Δ=d⋅sinφ (2) olar.
Deməli, yollar fərqi difraksiya bucağının sinusu ilə düz mütə-
nasibdir.Əgər Δ= kλ olarsa, onda ekranda maksimum işıqlan- şəkil: 1 O′ O
ma alınar.Burada k- maksimumların tərtibi (sayı) olub, natural qiymətlər alır: k=1,2,3...Maksimum şərti üçün
alarıq: kλ =dsinφ, sinφ=⋅λ (3) olar.
Verilmiş qəfəs üçün k/d=const olduğundan dalğa uzunluğu artdıqca difraksiya bucağı da böyüyəcəkdir.Deməli,
spektrin tərtibini , qəfəs sabitini və difraksiya bucağını bilərək dalğa uzunluğunu təyin etmək olar.
Difraksiya qəfəsi üzərinə ağ işıq düşdükdə o, öz tərkib hissələrinə-rənglərə ayrılır.Bu mənzərə difraksiya spektr-
ləri adlanır.Ekran üzərində sıfır maksimumunun hər iki tərəfində təkrar olunan əlvan spektrlər müşahidə olunur.
Difraksiya qəfəsi vasitəsilə işığı öz tərkib hissələrinə ayırmaq və işıq şüalarının dalğa uzunluğunu təyin etmək
olar.(3) düsturundan dalğa uzunluğu üçün alarıq ki, λ= (4).
Bu ifadədən də göründüyü kimi, işığın dalğa uzunluğunu hesablamaq üçün difraksiya bucağını təyin etmək la-
zımdır. Bu məqsədlə laboratoriya işində optik kürsüdən istifadə olunur.
Təcrübə qurğusu optik kürsüdən, difraksiya qəfəsindən və ortasında kiçik yarığı olan millimetr bölgülü xətkeş-
dən ibarətdir (şəkil: 2).Optik kürsünün üzərinə xətkeş birləşdirilmişdir.Kürsünün o biri ucunda D difraksiya qə-
fəsi, B xətkeşindəki yarığın arxa hissəsində isə S işıq mənbəyi yerləşdirilmişdir.Təcrübə zamanı yarıqdan gələn
işıq dəstəsi xətkeşin yarığından keçərək, difraksiya qəfəsi üzərinə düşür.Qəfəsdən xətkeşə baxan şəxs, xətkeşin
yarığının hər iki tərəfində təkrar olunan difraksiya maksimumlarını müşahidə edəcəkdir. Yarığın O mərkəzi ilə
tədqiq olunan maksimumların hər hansı biri arasındakı məsafəni X ilə, yarıqdan difraksiya qəfəsinə qədər olan
məsafəni Y ilə işarə etsək, o zaman difraksiya bucaının sinusunu təyin etmək olar:
sinφ (5).
(5)-in qiymətini (4) ifadəsində yerinə yazdıqdan sonra
⋅ (6)
alınır.
İşə aid olan ləvazimatlarlar:
Difraksiya qəfəsi, optik stol, ortasında kiçik yarığı olan millimetr bölgülü xətkeş, işıq mənbəyi, ölçü xətkeşi.
İşin adıcıllığı:
1) Şkalanın yarığı qarşısında difraksiya sabiti məlum olan difraksiya qəfəsini işıq mənbəyi vasitəsilə işıqlan-
dırmalı.
2) Difraksiya qəfəsindən, qəfəslə işıq mənbəyi arasında qoyulmuş şkalaya baxaraq k=1,2,3,4-cü sırada karan-
daşla bir neçə işıqlı zolaq qeyd etməli.
3) Qəfəslə ekran arasındakı Y məsafəsini, yarıqdan karandaşla nişanlanmış nöqtələrə qədər olan X1,X2,X3,...,Xm
məsafələrini ölçməli.
4) Qəfəsi ekrandan müxtəlif məsafələrdə yerləşdirməklə təcrübəni bir neçə dəfə təkrar etməli.
5) Alınan nəticələri (6) ifadəsində yazaraq dalğa uzunluğunu təyin etməli.
6) Təcrübədən tapılmış qiymətlər əsasında dalğa uzunluğunu hesablayıb, təcrübənin mütləq və nisbi xətasını tə-
yin etməli.
şəkil: 2
Dostları ilə paylaş: |