Beugunsoptik (Draht,Spalt)

von Tobias Purschke

Inhalt

1. Aufgabenstellung

2. Versuchsaufbau, Versuchsdurchführung

3. Physikalische Grundlagen

4. Bearbeitung der Aufgaben

4.1 Aufgabe 1
4.2 Aufgabe 2

5. Fehlerbetrachtung

6. Schlussbetrachtung

Anhang: Original Messergebnisse

1. Aufgabenstellung

Aufgabe 1:

1.1 Bestimmung der Intensitätsverteilung I(x) des Beugungsbildes für zwei verschiedene Spaltbreiten b, deren größte 0,25mm nicht überschreiten sollte. Die gemessene Intensitätsverteilung soll graphisch dargestellt und mit Fehlerbalken versehen werden. Vergleichen Sie die gemessene mit der theoretischen Intensitätsverteilung. 1.2 Berechnen Sie aus der Lage der Intensitätsminima den genauen Wert der eingestellten Spaltbreite b. Zur Bestimmung der Messunsicherheit werten Sie bitte mindestens 6 verschiedene Minima aus. 1.3 Ermitteln Sie die Dicke einer der Drähte im Spannrahmen aus der Position der Beugungsminima des entsprechenden Beugungsbildes analog zu Aufgabe 1.2.

Aufgabe 2:

2.1 Messen Sie die Beugungswinkel für die rote und die blau-violette Spektrallinie jeweils mindestens fünf Mal. Berechnen Sie aus diesen Daten Mittelwert und maximalen absoluten Fehler der Gitterkonstanten. 2.2 Messen Sie nun die Beugungswinkel für die grüne und die blaue Spektrallinie und berechnen Sie die dazugehörenden Lichtwellenlängen. Die jeweilige Messunsicherheit der Wellenlänge berechnen Sie bitte aus den Messunsicherheiten von Beugungswinkel und Gitterkonstante über die Regel der Fehlerfortpflanzung.

2. Versuchsaufbau

In Aufgabe 1 verwendet man einen HeNe-Laser, dessen monochromatisches Licht eine Wellenlänge von l=632,8 nm besitzt. Der aus dem Laser austretende rote Laserstrahl wird mittig auf einen schmalen Spalt mit variabler Breite b bzw. auf einen dünnen Draht mit der Dicke d gerichtet. Die Breite des Spaltes, bzw. die Dicke des Drahtes sollte nicht mehr als 2,5 mm betragen. Das daraufhin auf einen Schirm (Wand) projizierte Bild zeigt eine charakteristische Intensitätsverteilung der Lichtstärke. Die auftretenden Intensitäts-Minima und Maxima können mit Hilfe einer vor das Bild gebrachten Photodiode bestimmt und in der Intensität gemessen werden. Die dabei angesprochene Photodiode kann zu diesem Zweck auf einem beweglichen "Schlitten" in x-Richtung verschoben werden und man misst die Beleuchtungsstärke mit einem Mikroamperemeter an der Photodiode.

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