Dva pokusy s cd-mriežkou

Ivan Baník

V článku sú stručne opísané dva jednoduché optické experimenty s CD platňou, ktorej záznamové pole reprezentuje pomerne kvalitnú odraznú optickú mriežku. Pokusy umoňujú vhodne zviditeľniť svetelné pole difragovaných lúčov.

Pokus 1

Experimentálna zostava je znázornená na obr. 1. Zdrojom svetla je obyčajná vrecková elektrická lampa L s reflektorom. Jej svetelný zväzok nasmerujeme na štrbinu Š vymedzenú napr. nejakými bežnými predmetmi z domácnosti. Môžu to byť dve knihy, dve čajové krabičky, dva CD-obaly a pod. Vymedzený svetelný zväzok dopadá na vhodné miesto záznamového poľa CD platne. Podložením lampy možno dosiahnúť zviditeľnenie odrazených difragovaných lúčov na papieri P umiestnenom na stole. Fixovanie CD platne vo zvislej polohe je veľmi jednoduché. CD platňa je svojim stredovým otvorom nasunutá na koniec ceruzy C prečnievajúci nepatrne za okraj stola.

Keďže zdroj poskytuje zložené svetlo, difragované lúče vykazujú spektrálne sfarbenie, Výnimkou je len odrazený zväzok prislúchajúci nultému maximu. Ak zmeriame uhol niektorého z difragovaných lúčov pri kolmom dopade svetla na CD platňu, môžeme vlnovú dĺžku určiť zo vzťahu

kde i je rád max O₁O₂ = 1,6 μm (mikrometra)  je príslušná mriežkova konštanta CD mriežky, ktorú vypočítame zo známej hustoty záznamových stôp CD platne rovnej 625 stôp na milimeter.

Ak zmeriame uhol α1 prislúchajúci prvému maximu i = 1, bude pre vlnovú dĺžku platiť

Pokus 2

Pri tomto pokuse je CD platňa položená na stole (obr. 2). Nad ňou je postavený papierový oblúkovitý kryt P s neveľkým otvorom O v strede papierového listu. Okraje papiera sú na stole fixovaní pomocou dvoch kníh K.  Cez otvor O v papieri  dopadá na záznamové pole CD platne svetelný lúč vysielaný laserom, alebo vreckovou elektrickou lampou. Na papieri pozorujeme vznik  svetelných stôp prislúchajúcich jednotlivým svetelným maximám (obr. 3).  Difragovanné lúče ležia v jednej rovine kolmej na smer záznamových dráh na príslušnom mieste CD platne. Najvhodnejšie miesto pre dopad svetla na CD platňu je oblasť blízko vonkajšieho okraja záznamového poľa CD platne.

V zobrazenej konštelácii na papieri nevidíme svetelnú stopu prislúchajúcu nultému maximu. Je to tak preto, že príslušný lúč vystupuje otvorom v papieri. Ak však dopadajúci lúč nepatrne vhodne nakloníme, objaví sa vedľa otvoru aj stopa prislúchajúca nultému maximu. Tá je pochopiteľne najintenzívnejšia.

Literatúra:

[1] I. Baník, R. Baník:  Meranie vlnovej dĺžky svetla pomocou CD platne, MFI 5, 1996, s. 26-29

Článok vznikol s podporou ESF a grantu KEGA