Mengukur Panjang Gelombang Laser: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Hai Semua, selamat datang di instruksi lain! Kali ini saya ingin membuat instruksi yang sangat mudah yang dapat Anda lakukan sebagai proyek malam atau akhir pekan. Sebagai bagian dari pembelajaran berkelanjutan saya ke dalam spektrofotometri, saya telah bereksperimen dengan kisi-kisi difraksi dan monokromator, dan menemukan "eksperimen celah ganda Young". Ini adalah pengamatan yang menarik tentang bagaimana cahaya bergerak (dalam gelombang) dan mengungkapkan efek difraksi untuk panjang gelombang cahaya yang berbeda.

Saya memutuskan untuk mencoba dan mereplikasi eksperimen untuk mencari tahu sendiri cara kerjanya dengan beberapa laser pointer, dan melihat apakah saya bisa membuat eksperimen itu berhasil.

Langkah 1: Prasyarat dan Keamanan

Laser benar-benar keren, tetapi peringatan sebelum kita melanjutkan! Melihat ke laser atau sinar kolimasi yang kuat dapat membutakan Anda. Jika memungkinkan, saya akan merekomendasikan penggunaan kacamata pengaman berfilter warna untuk mencegah sinar nyasar merusak mata Anda.

Laser pointer sering dijual sebagai "mainan kucing" dan memang saya suka menggoda kucing saya dengan ini, tetapi saya menemukan yang hijau sangat kuat (hampir terlalu terang untuk dilihat). Mereka juga mengaku memiliki daya kurang dari 5 mW tetapi saya menemukan perbedaan besar antara intensitas setiap warna (saya dapat membuat pengukur daya optik untuk mengukur ini dalam instruksi terpisah?). Saya ragu label itu cocok dengan kenyataan, yang akan segera kita temukan ketika kita mengukur panjang gelombang.

Saya membeli bahan-bahan berikut untuk percobaan:

• x3 laser pointer (merah, hijau, biru)
• Tempat retort
• Slide kisi difraksi (500 garis per mm)
• Kertas dan pena
• Genggaman Bulldog
• Mengukur penggaris
• Kacamata pengaman

Langkah 2: Pengaturan Peralatan

Dudukan harus diatur sedemikian rupa sehingga penunjuk laser diarahkan ke bawah menuju kisi difraksi. Laser akan melewati kisi dan diproyeksikan ke selembar kertas di bagian bawah (layar). Untuk mengatur ini ikuti langkah-langkah sederhana ini:

1. Tempatkan selembar kertas di bagian bawah dudukan untuk membuat layar
2. Letakkan lengan bawah dudukan retort sekitar 10 cm di atas dudukan
3. Pasang kisi difraksi ke lengan bawah dan kencangkan dengan pegangan bulldog
4. Tempatkan lengan atas di atas kisi difraksi (jarak di atas kisi tidak masalah)
5. Pasang laser ke lengan atas sehingga diarahkan sehingga sinar melewati kisi difraksi
6. Letakkan perlengkapan keselamatan Anda dan, dan kemudian Anda siap untuk menembakkan beberapa laser!

Langkah 3: Eksperimen

Untuk menemukan panjang gelombang laser, Anda perlu mengukur pemisahan pinggiran. Untuk melakukan ini, ikuti metode ini:

1. Ketika laser mengenai kertas (layar) tulis dengan pena di mana bintik-bintik cahaya terjadi (ini dikenal sebagai jari). Pastikan Anda menuliskan yang di tengah dan yang di kedua sisi.
2. Ulangi langkah 1 untuk setiap warna, tandai pinggiran di atas kertas
3. Setelah Anda melakukan ini untuk semua laser, ukur jarak antara pinggiran tengah dan pinggiran pertama di sebelahnya (ini dikenal sebagai pinggiran urutan ke-1).

(Anda akan melihat bahwa ada perbedaan antara gambar dan apa yang saya catat dalam hasil saya nanti. Ini karena saya melakukan ini beberapa kali untuk menentukan ketidakpastian dalam pengukuran).

Tapi bagaimana ini berhubungan dengan panjang gelombang? Persamaannya adalah lambda = (a * x) / d, di mana 'lambda' adalah panjang gelombang dalam meter, 'a' adalah jarak antara celah pada kisi difraksi, 'x' adalah jarak pisah, dan 'd' adalah jarak antara layar dan kisi. Semua ini tersedia untuk Anda substitusikan ke dalam persamaan untuk memberi Anda panjang gelombang.

Tapi Anda mungkin bertanya "bagaimana saya tahu apa itu 'a'?". Nah, jika kita tahu kisi memiliki 500 'garis' per mm, itu berarti ada 500.000 garis per m. Jika kita membagi 1m dengan 500.000 garis, kita mendapatkan jarak di antara mereka yaitu 2 m. Bersama dengan x dan d kita sekarang dapat menghitung panjang gelombang.

Ingatlah bahwa semua jarak ini dalam meter. Panjang gelombang biasanya dinyatakan dalam nano meter (10^-9 m) jadi Anda perlu mempertimbangkan apakah Anda ingin mengonversi jawaban Anda ke nano-meter atau hanya menyatakan sesuatu dikalikan 10^-9.

Langkah 4: Hasil

Saya mengulangi percobaan ini untuk instruksi ini untuk menghasilkan grafik di atas. Di tabel Anda dapat melihat dua baris (min dan maks). Ini adalah panjang gelombang maksimum dan minimum yang ditunjukkan pada laser itu sendiri, jadi saya tahu kira-kira berapa panjang gelombangnya untuk melihat apakah saya mendapatkan jawaban yang benar.

Melihat perhitungan, pengukuran saya tidak terletak dalam batas maksimum dan minimum tetapi setidaknya konsisten. Perbedaan antara yang diukur dan yang diharapkan adalah antara 4% dan 10%. Saya tidak melakukan pengukuran ketidakpastian penuh tetapi jelas akan ada ketidakpastian yang diperkenalkan oleh teknik pengukuran (yaitu mengukur jarak ke layar tidak tegak lurus sempurna, dll). Bahkan dengan beberapa kesalahan yang tidak terhitung, saya percaya ini adalah representasi yang adil dari panjang gelombang yang sebenarnya dan dengan sempurna menunjukkan eksperimen celah ganda.

Jika Anda tertarik untuk melihat hasil lengkap, saya telah melampirkan file excel yang dapat Anda gunakan untuk melakukan pengukuran Anda sendiri. Saya sekarang sedang dalam proses bermain dengan lensa collimating dan reflektor, beri tahu saya jika Anda tertarik dengan instruksi tentang ini, dan beri tahu saya pendapat Anda tentang instruksi cepat ini di komentar.