लेजर तरंगदैर्ध्य मापना: 4 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

हाय सब, एक और शिक्षाप्रद में आपका स्वागत है! इस बार मैं वास्तव में एक आसान शिक्षाप्रद बनाना चाहता था जिसे आप एक शाम या सप्ताहांत परियोजना के रूप में कर सकते हैं। स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री में अपने चल रहे सीखने के हिस्से के रूप में मैं विवर्तन झंझरी और मोनोक्रोमेटर्स के साथ प्रयोग कर रहा हूं, और "यंग्स डबल स्लिट प्रयोग" पर ठोकर खाई है। यह एक आकर्षक अवलोकन है कि प्रकाश कैसे (तरंगों में) यात्रा करता है और प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के लिए विवर्तन के प्रभाव को प्रकट करता है।

मैंने यह पता लगाने के लिए प्रयोग को दोहराने और दोहराने का फैसला किया कि यह कुछ लेजर पॉइंटर्स के साथ कैसे काम करता है, और देखें कि क्या मैं प्रयोग को काम कर सकता हूं।

चरण 1: पूर्वापेक्षाएँ और सुरक्षा

लेज़र वास्तव में अच्छे हैं, लेकिन जारी रखने से पहले एक चेतावनी! एक लेज़र या एक मजबूत कोलिमेटेड बीम में देखना आपको अंधा कर सकता है। जहां संभव हो, मैं आपकी आंखों को नुकसान पहुंचाने वाली आवारा किरणों को रोकने के लिए रंगीन फ़िल्टर्ड सुरक्षा चश्मे के उपयोग की सलाह दूंगा।

लेजर पॉइंटर्स को अक्सर "बिल्ली के खिलौने" के रूप में बेचा जाता है और मुझे अपनी बिल्ली को इसके साथ छेड़ना पसंद है, लेकिन मुझे हरा बहुत मजबूत (लगभग देखने में बहुत उज्ज्वल) लगा। वे 5 mW से कम बिजली होने का भी दावा करते हैं, लेकिन मुझे प्रत्येक रंग की तीव्रता के बीच एक बड़ी असमानता मिली (मैं इसे एक अलग निर्देश में मापने के लिए एक ऑप्टिकल पावर मीटर बना सकता हूं?) मुझे संदेह है कि लेबल वास्तविकता से मेल खाता है, जिसे हम जल्द ही खोज लेंगे जब हम तरंग दैर्ध्य को मापेंगे।

मैंने प्रयोग के लिए निम्नलिखित सामग्री खरीदी:

• x3 लेजर पॉइंटर्स (लाल, हरा, नीला)
• एक रिटॉर्ट स्टैंड
• एक विवर्तन झंझरी स्लाइड (500 लाइनें प्रति मिमी)
• कागज और कलम
• बुलडॉग ग्रिप्स
• मापने वाला शासक
• सुरक्षा कांच

चरण 2: उपकरण सेटअप

स्टैंड को इस तरह से स्थापित किया जाना चाहिए कि लेज़र पॉइंटर नीचे की ओर विवर्तन झंझरी की ओर हो। लेजर झंझरी से गुजरेगा और नीचे (स्क्रीन) पर कागज के एक टुकड़े पर प्रक्षेपित किया जाएगा। इसे सेट अप करने के लिए इन सरल चरणों का पालन करें:

1. स्क्रीन बनाने के लिए स्टैंड के नीचे कागज का एक टुकड़ा रखें
2. रिटॉर्ट स्टैंड की निचली भुजा को स्टैंड से लगभग 10 सेमी ऊपर रखें
3. विवर्तन झंझरी को निचली भुजा में संलग्न करें और इसे बुलडॉग ग्रिप से सुरक्षित करें
4. ऊपरी बांह को विवर्तन झंझरी के ऊपर रखें (झंझरी के ऊपर की दूरी कोई फर्क नहीं पड़ता)
5. लेज़र को ऊपरी बांह से संलग्न करें ताकि इसका लक्ष्य हो ताकि बीम विवर्तन झंझरी से गुजरे
6. अपना सुरक्षा गियर लगाएं और, और फिर आप कुछ लेज़रों को शूट करने के लिए तैयार हैं!

चरण 3: प्रयोग

लेज़र की तरंगदैर्घ्य ज्ञात करने के लिए आपको फ्रिंज पृथक्करण को मापने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए इस विधि का पालन करें:

1. जब लेज़र कागज (स्क्रीन) से टकराते हैं तो एक पेन से लिख लें जहां प्रकाश के धब्बे होते हैं (इन्हें उंगलियों के रूप में जाना जाता है)। सुनिश्चित करें कि आप बीच वाले और दोनों तरफ वाले को लिख लें।
2. प्रत्येक रंग के लिए चरण 1 को दोहराएं, कागज पर फ्रिंजों को चिह्नित करें
3. एक बार जब आप सभी लेज़रों के लिए ऐसा कर लेते हैं, तो मध्य फ्रिंज और उसके बगल के पहले फ्रिंज के बीच की दूरी को मापें (इसे पहली ऑर्डर फ्रिंज के रूप में जाना जाता है)।

(आप देखेंगे कि तस्वीर और जो मैंने बाद में अपने परिणामों में दर्ज किया है, के बीच एक विसंगति है। ऐसा इसलिए है क्योंकि मैंने माप में अनिश्चितता को निर्धारित करने के लिए ऐसा कुछ बार किया है)।

लेकिन यह तरंग दैर्ध्य से कैसे संबंधित है? समीकरण लैम्ब्डा = (ए * एक्स) / डी है, जहां 'लैम्ब्डा' मीटर में तरंग दैर्ध्य है, 'ए' विवर्तन झंझरी में स्लिट्स के बीच की दूरी है, 'एक्स' फ्रिंज अलगाव है, और 'डी' है स्क्रीन और झंझरी के बीच की दूरी। यह सब आपको तरंगदैर्घ्य देने के लिए समीकरण में स्थानापन्न करने के लिए उपलब्ध है।

लेकिन आप पूछ सकते हैं "मुझे कैसे पता चलेगा कि 'ए' क्या है?"। ठीक है, अगर हम जानते हैं कि झंझरी में 500 'लाइन' प्रति मिमी है, तो इसका मतलब है कि प्रति मीटर 500, 000 लाइनें हैं। यदि हम 1m को 500, 000 रेखाओं से विभाजित करते हैं, तो हमें उनके बीच की दूरी प्राप्त होती है जो कि 2 µm है। x और d को मिलाकर अब हम तरंगदैर्घ्य की गणना कर सकते हैं।

याद रखें कि ये सभी दूरियां मीटर में होती हैं। तरंग दैर्ध्य आमतौर पर नैनो मीटर (10^-9 मीटर) व्यक्त किया जाता है, इसलिए आपको यह विचार करने की आवश्यकता होगी कि क्या आप अपने उत्तर को नैनो-मीटर में बदलना चाहते हैं या बस एक्सप्रेस कुछ गुना 10^-9 है।

चरण 4: परिणाम

मैंने ऊपर दिए गए ग्राफ़ का निर्माण करने के लिए इस निर्देश के लिए इस प्रयोग को दोहराया। तालिका में आप दो पंक्तियाँ (न्यूनतम और अधिकतम) देख सकते हैं। ये अधिकतम और न्यूनतम तरंग दैर्ध्य हैं जो स्वयं लेज़रों पर इंगित किए जाते हैं, इसलिए मुझे पता था कि तरंग दैर्ध्य क्या होना चाहिए यह देखने के लिए कि क्या मुझे सही उत्तर मिला है।

गणनाओं को देखते हुए, मेरे माप अधिकतम और न्यूनतम सीमा के भीतर नहीं हैं, लेकिन वे कम से कम सुसंगत हैं। मापा और अपेक्षित के बीच का अंतर 4% और 10% के बीच था। मैंने पूर्ण अनिश्चितता माप नहीं किया लेकिन यह स्पष्ट है कि माप तकनीकों द्वारा शुरू की गई अनिश्चितता होगी (यानी स्क्रीन की दूरी को पूरी तरह लंबवत नहीं होना आदि)। यहां तक कि कुछ बेहिसाब त्रुटि के साथ भी मेरा मानना है कि यह वास्तविक तरंग दैर्ध्य का एक उचित प्रतिनिधित्व है और पूरी तरह से दोहरे भट्ठा प्रयोग को प्रदर्शित करता है।

यदि आप परिणामों का पूरा सेट देखने में रुचि रखते हैं तो मैंने एक्सेल फ़ाइल संलग्न की है जिसका उपयोग आप अपना माप करने के लिए कर सकते हैं। मैं अब कोलिमेटिंग लेंस और रिफ्लेक्टर के साथ खेलने की प्रक्रिया में हूं, मुझे बताएं कि क्या आप इस पर एक निर्देश में रुचि रखते हैं, और मुझे बताएं कि आपने टिप्पणियों में इस त्वरित निर्देश के बारे में क्या सोचा।