Ćwiczenie polega na zbudowaniu na stole optycznym spektrometru rejestrującego widmo światła za pomocą kamery, przy wykorzystaniu elementów optycznych takich jak siatka dyfrakcyjna, soczewki, szczelina. Zbudowany spektrometr należy wykalibrować przy użyciu lamp spektralnych i zarejestrować widmo różnych diod świecących.
Ćwiczenie typu „klocki lego” dla osób lubiących prace manualne i konstrukcyjne.
Do przygotowania przed ćwiczeniem:
- Wyprowadzenie zasady działania siatki dyfrakcyjnej i wzoru siatkowego.
- Patrząc na schemat poniżej oblicz jaka może być ogniskowa soczewki skupiającej jeśli kamera ma rozmiar 6mm i chcemy aby zmieściło się na niej całe widmo światła widzialnego. Przyjmij gęstość siatki 500 rys/mm.
- Opierając się na poniższym rysunku pokazującym przyrząd z siatką odbiciową zaproponuje schemat konstrukcji spektrometru z siatką transmisyjną.
- Przypomnij sobie jak za pomocą zasady Fermata wykazać, że wiązka promieni równoległych po przejściu przez soczewkę skupi się w ognisku. Gdzie skupi się wiązka równoległa padająca na soczewkę pod małym kątem?
Przebieg ćwiczenia
- Zbadaj działanie różnych elementów optycznych:
- Wstaw soczewkę w wiązkę lasera i prześledź zachowanie wiązki za soczewką. Jak zachowuje się wiązka, jeśli wstawisz soczewkę nieosiowo, albo pochyloną?
- Wstaw transmisyjną siatkę dyfrakcyjną w wiązkę lasera. Co widzisz za siatką?
- Wstaw szczelinę o regulowanej szerokości w ognisko wiązki lasera. Zmieniaj szerokość szczeliny aż do jej zamknięcia i obserwuj powstający za szczeliną obraz. Co się dzieje?
- Zestaw spektrometr używając czerwonego lasera do prześledzenia biegu wiązek i dokładnego ustawienia poszczególnych elementów.
- Wykalibruj zbudowany spektrometr przy użyciu lamp spektralnych.
- Zarejestruj widma diod świecących