Teori

Lys er elektromagnetiske bølger. For at være mere præcis, er lys transverse bølger. Det vil sige at der kommer forstyrrelser på tværs af bølgesekvensretningen. Solen er vores primære lysenergikilde om dagen, derfor er det vigtigt først at forstå at det sollys vi ser egentligt ikke bare er gennemsigtigt “hvidt”. Lys har alle universets farver, og når alle farver bliver en sammenblanding, bliver det igennem menneskers øjne, gennemsigtigt "hvidt". Når vi ser farver, fx en regnbue, er det fordi at vi kun kan se de lysfarver der er “fraværende”, dvs. de farver der ikke bliver absorberet, men i stedet reflekteres. Så da sollyset er en farveblanding, kan vi ikke se farverne, med mindre lyset altså bliver brudt af fx. regndråber. Det vil altså sige, at vi kun ser de “lysfarver” der ikke absorberes. Men hvad er de forskellige farver så et udtryk for? Det er de forskellige længder af bølger der har forskellige farver. Vi mennesker er i stand til at se fra ca. 400 nm. til 750 nm.

I denne rapport arbejder vi specielt med laserlys, som adskiller sig noget fra almindeligt lys. Det indeholder meget energi, udsender milliarder af fotoner, men på et koncentreret område. Det bliver nemlig samlet i en optisk linse, hvor det bliver sendt ud fra. Det er monokromatisk, altså med én bølgelængde og derfor har det også kun én farve. Desuden spredes det næsten heller ikke, og er derfor det er smart at bruge til fx. forelæsninger, modsat en lommelygte.

Ved at sende en rød monokromatisk (1) laserstråle gennem et optisk gitter, vil vi opdage, at man på væggen (placeret en meter fra gitteret), kan se nogle prikker. Det svarer til at der opstår konstruktiv interferens (2) i bestemte retninger. At laserstrålen bliver “splittet” i flere punkter, efter at lyse igennem det optiske gitter, skyldes rillerne i gitteret. Det midterste punkt - som ligger lige ud fra den indkommende laserstråle - har ordenen 0. Ordenen får bogstavet n, altså er 0 orden det samme som 0n. Hvis man går en “prik” ud fra enten den ene eller den anden side fra 0n, hedder de 1n. Går man to prikker ud hedder de 2n osv.

(1) Monokromatisk lys er lys som ved stor tilnærmelse kan karakteriseres ved én enkelt bølgelængde. Det udgør en ren spektralfarve.

(2) Konstruktiv interferens er når to bølger mødes og de forstærker hinandens amplitude, bølgelængde og frekvens.  

Man kan nu, ved hjælp af følgende formler, beregne bølgelængden (lambda [λ]) for den røde laserstråle:

Først ser vi på gitterformlen. Den ser sådan ud:

Formel 1:

Men her finder vi sinus til vinklen, men vi er interesserede i at finde bølgelængden (lambda). Derfor isolerer vi lambda i formlen:

Formel 1: =dsin(Vn)/n

Nu indser vi at vi har to ubekendte i ovenstående. Før vi kan finde bølgelængden, er det altså nødvendigt at finde vinklen, Vn, samt gitterkonstanten, d. Gitterkonstanten findes først, ved at sige at vi på 1mm har 100 linjer. Altså:

d=mm/ antal linjer

Så kan vi bruge trekantsberegning til at finde vinklen, Vn, da vi kender 2 sider. Vi kan bruge tangens, da vi kender modstående katete (ml. 0. orden og n. orden =Xn), samt hosliggende katete (afstanden ml. gitter og væg =a). Altså:

Formel 2: tan(Vn)=Xn/a

Forkortelser

λ = laserstrålens bølgelængde.
d = gitterkonstanten.

a = afstanden fra gitter til væg.

n = svarer til 1. orden, 2. orden osv.
vn = afbøjningsvinklen for n.
xn = afstanden fra 1. orden - 2. orden og fra 2. orden til 3. orden osv.

Udregning af afvigelsesprocent:

Afv.%= tabelværdi - exp.værdi / tabelværdi * 100

og så tager man den numeriske værdi af tælleren, så afvigelsesprocenten bliver positiv, hvis det ellers gav et negativt resultat.