Daniel Isak, 28.02.2014

STUNDENPROTOKOLL IM FACH PHYSIK
Thema:
Das optische Gitter
Protokollant:
Daniel Isak
Datum:
28.02.14
Raum:
PS 1
Versuch
6
5
1
3
4
2
2
1
220 V
3
4
5
6
_
7
_
8
Beschriftung
1. Lampe
2. Spalt
3. Farbfilter (lässt nur rotes Licht durch)
4. Abbildungslinse
5. Optisches Gitter
6. Schirm auf dem ein scharfes Spaltbild zu sehen ist
7. optische Achse
8. Widerstand (17Ω)
Durchführung
In den Strahlengang der Lampe wird ein Spalt gestellt, damit auf dem Schirm kein Lichtfleck
entsteht. Durch den Farbfilter werden alle Farben mit einer Wellenlänge außerhalb des roten
Bereichs gefiltert. Das nun ausschließlich rote Licht wird von der Abbildungslinse gebündelt
und trifft erst auf das optische Gitter und dann auf den Schirm.
Erläuterung zum optischen Gitter
d
Das optische Gitter oder auch Beugungsgitter genannt, enthält eine sehr
hohe Anzahl an extrem schmalen Spalten mit gleichem Abstand. Dieser
Abstand ist die Gitterkonstante d.
Beobachtung
Bei einer Anzahl von 80 Spalten pro cm ist d =
0,01m
80
= 0,000125m
Der Abstand zum Schirm beträgt 52cm. Somit ist l (Abstand zum Schirm) = 0,52m
Durch das optische Gitter kommt es zur Interferenz die auf dem Schirm zu sehen ist. Zu sehen
ist ein Hauptmaximum und bis zu 5 Nebenmaxima.
Misst man den Abstand zwischen den Maxima erhält man den Wert von s (Abstand zwischen
Hauptmaximum und Nebenmaximum). s = 0,003m
Aus diesen Werten ergibt sich die Abstandsgleichung:
s=l∗
λ
d
Änderung der Gitterkonstante
Betrachtet man anhand der Abstandsgleichung s
=l∗
λ
d
den Zusammenhang zwischen s
1
und d, zeigt die Gleichung eine Antiproportionalität auf: s~d
Daraus folgt das, je kleiner die Gitterkonstante ist, desto größer ist der Abstand zwischen dem
Hauptmaximum und den Nebenmaxima.
Weglassen des Farbfilters
Aufbau
220 V
_
_
Der rote Farbfilter wird aus dem Versuchsaufbau entfernt. So treffen alle Farbspektren des
Lichtes auf das optische Gitter.
Das weiße Licht bleibt nur im Hauptmaximum weiß, die Nebenmaxima werden in die
Spektralfarben zerlegt. Zu beobachten ist, dass das Farbspektrum sich von Violett (nah am
Hauptmaximum) bis Rot (entfernt vom Hauptmaximum) erstreckt. Rotes Licht wird also am
stärksten gebeugt, da es den größten Abstand zum Hauptmaximum hat und violettes Licht
wird am schwächsten gebeugt, da es dem Hauptmaximum am nächsten ist.
Wendet man auf dieses Phänomen die Wellengleichung λ
=s∗
d
an wird die Ursache
l
dafür deutlich. Die Wellenlänge des roten Lichts ist die größte des sichtbaren Farbspektrums
und die des violetten Lichts die kleinste. Da λ proportional zu s ist, kommt man zu dem
Ergebnis, das je größer die Wellenlänge ist, desto stärker wird das Licht gebeugt.
Quellen:
Farbspektrum: http://foto-net.de/net/licht/spektrum.jpg
Bilder zum zweiten Versuchsaufbau: Herr Heidinger