Anleitung zur subjektiven Wellenlängenbestimmung

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Versuchsanleitung:
Subjektive λ-Bestimmung bei Licht
Zu den Vorträgen wurde bereits die Wellenlänge eines grünen Lasers mit Hilfe eines Doppelspaltes
und auch eines optischen Gitters bestimmt. Die Verwendung von optische Gittern anstelle des Doppelspaltes hat den Vorteil, dass die Hauptmaxima wesentlich schärfer, lichtstärker und somit besser
zu vermessen sind. Dabei wurden die Hauptmaxima auf einem Schirm sichtbar gemacht. Da dabei
prinzipiell beliebig viele Beobachter zugleich dasselbe Bild auf dem Schirm erkennen können,
nennt man dieses Verfahren 'objektiv'.
Daher werden derartige Gitter z.B. zur Untersuchung von Sternenlicht verwendet. Die enthaltenen
Lichtwellenlängen lassen sich damit sehr genau bestimmen, und somit Rückschlüsse auf die stoffliche Zusammensetzung der Sterne ziehen. Entsprechende Verfahren sind auch in der Chemie, Pharmazie etc. wichtig.
Heute werden Sie ein weniger aufwändiges Verfahren zur λ-Bestimmung kennen lernen. Da dieses
allerdings immer nur einen Beobachter zur Zeit zulässt, handelt es sich dabei um ein sog.
'subjektives' Verfahren.
Mit dem hier beschriebenen Versuchsaufbau können Sie auf ähnliche Weise die Wellenlängen von
Licht unterschiedlicher Farben bestimmen. Als Lichtquellen dienen verschiedenfarbige Leuchtdioden (kurz: 'LEDs').
Stelle Sie dazu bitte den folgenden Aufbau her:
Abbildung 2: Draufsicht (Diodenlicht strahlt durch das Loch
im Millimeterpapier)
Abbildung 1: Diode auf Lochblende (Millimeterpapier) gerichtet
Das Millimeterpapier hat bereits ein Loch und dient somit als Lochblende. Hinter diese Lochblende wird die LED platziert und das Ganze
dann von vorne aus durch das optische Gitter (hier bei uns 80 Linien
pro Millimeter) betrachtet.
NEUE (!!!) HINWEISE zum Umgang mit den LEDs:
Heutzutage sind viele LEDs sehr hell und können so bei falscher Benutzung evtl. den Augen schaden!!!
Deswegen: - Blicken Sie nur durch das kleine Loch in der Blende direkt in das LED-Licht.
- Richten Sie die LED ggf. so aus, dass nicht der hellste Teil des Lichtkegels auf das Loch fällt.
ANMERKUNGEN:
Da der Abstand Gitter-Blende viel größer ist als der Spaltabstand, können Sie von parallelen Lichtwegen ausgehen. Durch die LED werden so viele Spalten des Gitters beleuchtet, dass die Nebenmaxima nicht mehr zu erkennen sind. Alle Leuchterscheinungen, die Sie erkennen, sind Hauptmaxima!
Aufgaben:
1. Richten Sie die LED auf das Loch im Millimeterpapier. Blicken Sie nun durch das Gitter in Rich tung Lochblende.
2. Überlegen Sie, was in diesem Versuch dem Schirm aus der objektiven λ-Bestimmung entspricht.
Durchdenken Sie dann zunächst die Abbildung unten (mit Blick auf das Ziel "Wellenlängenbestimmung").
3. Messen Sie die relevanten Abstände und ermitteln Sie die zugehörige Lichtwellenlänge.
4. Vergleichen Sie jedes Ihrer Ergebnisse mit den Werten aus der Formelsammlung.
SKIZZE:
Hauptmaximum
(Ordnung n)
optisches
Gitter
αn
Auge
a
LED
Lochblende
(mit Lineal
davor)