هیجان با نور و لیزر
چگونه می توان فاصله شیارهای توری پراش را اندازه گرفت؟ (اندازه گیری گام توری پراش)


چگونه میتوان فاصله شیارهای توری پراش را اندازه گرفت؟

اندازه گیری گام توری پراش


اندازه گیری گام توری پراش1.jpg
 
 
 

مقدمه:

حتما نقشهای رنگی روی سی دی و برخی اجسام دیگر را دیده اید. روی این اجسام شیارهای ریز بسیاری وجود دارد که باعث می شود نور از آن پراشیده شود و طیف را ایجاد کند. توری پراش شامل تعداد زیادی شیارباریک و موازی یکدیگر است. این شیارها ممکن است نوارهاب تاربک و روشن یا نوارهای روشن ولی با ضخامت یا غلظت متفاوت روی یک شیشه یا جسم شفاف باشند که چنین توری با عبور نور ایجاد پراش می کند و توری پراش عبوری نامیده می شود. این شیارها ممکن است روی یک سطح صیقلی فلزی یا غیر فلزی ایجاد شده باشند و نور از آن بازتاب کند که توری بازتابی می نامند. سطح سی دی کامپیوتر شبیه نوعی توری بازتابی عمل می کند. اگر پرتو لیزر با طول موج λ به یک توری بتابد، هنگام عبور پراشيده شده و طرح پراش آن كه شامل نقاط روشن روی پرده­ ي مقابل دیده خواهد شد. فاصله بين شكاف­هاي توري را گام توري مي­نامند. هرچه شیارهای توری فشرده تر باشد نقش پراش بازتر می شود. گام توری را می­توان از رابطه زیر به دست آورد:

a= λ/ sinθ

 

که دراین رابطه a گام توری و θ زاویه پراش مرتبه اول و زاویه اولین لکه روشن نور روی پرده نسبت به راستای اولیه نور است. اگر نوری که به توری میتابد مثلا از دو رنگ مختلف تشکیل شده باشد یا نور چند رنگ مثل سفید باشد و تکفام نباشد، چون پراش به طول موج تابش فرودی بستگی دارد، در طرح پراش (به جز پراش مرتبه صفر) خطوط طیفی از هم جدا می شوند. در این آزمایش سعی میکنیم گام توری پراش را به کمک لیزر اندازه­ گیری کنیم.


اندازه گیری گام توری پراش2.jpg
 

هدف:

هدف از انجام این آزمایش بررسی پراش از توری پراش و تخمین گام توری با تاباندن پرتو لیزر به یک توری و محاسبه سینوس زاویه پراش است. بدین طریق می توانیم گام تراکهای روی سی دی را نیز تخمین بزنیم.


چه می خواهیم انجام دهیم و به چی نیاز داریم:

می خواهیم نور لیزر را به توری پراش بتابانیم و با اندازه گیری زاویه پراش، از رابطه بالا گام توری را تخمین بزنیم. برای ایجاد طرح پراش و محاسبه گام توری به کمک آن، به اقلام زیر نیاز داریم:

- لیزر با پایه مناسب

- توری پراش عبوری

- متر


برای انجام علمی تر آزمایش و افزایش دقت این روشها به شما کمک می کند:

- موازی کردن پرتو لیزر با سطح میز

- اندازه گیری زاویه


آزمایش:

-لیزر را روشن کنید و یک توری جلوی آن قرار دهید.

- سطح توری را عمود بر باریکه بگیرید.

- پرده ای پشت توری و موازی آن قرار دهید.

-سه لکه نورانی روی پرده مشاهده خواهید کرد که لکه مرکزی پرنور تر از دو لکه دیگر و تقریبا در وسط آنها قرار دارد. این حالت را پراش مرتبه اول مینامیم.


اندازه گیری گام توری پراش3.jpg
 

- فاصله لکه روشن اول تا لکه روشن مرکزی را اندازه بگیرید. می توانید فاصله دو لکه متقارن دو طرف لکه مرکزی را اندازه بگیرید و آنرا نصف کنید و با مقدار قبلی مقایسه کنید.

فاصله پرده تا توری را نیز اندازه بگیرید.

-با استفاده ازرابطه tanθ =x/y، می توانید sinθ را بیابید و از رابطه بالا گام را محاسبه کنید.


آزمایش (پیشرفته تر):

-توری را 90 درجه بچرخانید و نتیجه را بررسی کنید.

-اگر دو توری را عمود برهم مقابل لیزر قرار دهید، چه طرحی را خواهید دید؟


به چه کار می آید:

اندازه شیارهای ریز که می توانند ایجاد پراش کنند را نمی توان با خط کش اندازه گیری کرد. برای اندازه گیری هایی در این ابعاد، استفاده از پراش ساده ترین راه است. از این قبیل قطعات میتوان به سی دی یا دی وی دی یا بسیاری قطعات دیگر مثل هولوگرامها یا توری پراش که در طیف سنجی کاربرد دارند اشاره کرد.


سؤال پیشنهاد ونکته:

- مزیت استفاده اندازه گیری فاصله دو لکه متقارن و نصف کردن آن نسبت به اندازه گیری فاصله لکه تا لکه مرکزی چیست؟

- پرده را باید در چه فاصله ای قرار داد؟

- می توانید در اطرافتان لیزر را به هر چیزی که ایجاد طیف می کند بتابانید و نقش پراش را بررسی کنید.


آزمایشهای مرتبط:

 

آب چه تاثیری بر طرح پراش یک توری دارد؟

عنکبوت هم میتواند رنگین کمان بسازد!

 

 

بیشتر بدانید:

پراشتوری پراش

 

 
 

 


Top

Shahid Beheshti University,دانشگاه شهید بهشتی

دانشگاه شهید بهشتی

Shahid Beheshti University,دانشگاه شهید بهشتی

دانشگاه شهید بهشتی