NTL DL512-2G Bedienungsanleitung
Verwandte Anleitungen für NTL DL512-2G
Inhaltszusammenfassung für NTL DL512-2G
- Seite 1 DL512-2G P räzisions-Spektrometer und Goniometer NTL-Schriftenreihe „Versuchsanleitung“ – Prismenspektrometer / Gitterspektrometer –...
- Seite 2 Prismenspektrometer Lichtquellen, die wir aus dem Alltag kennen, wie zum Beispiel, Glühlampen oder Leuchtstoffröhren aber auch natürliche Lichtquellen wie unsere Sonne und andere Sterne, senden nicht nur Licht einer Farbe aus sondern ein ganzes Farbspektrum. Das Licht, das wir wahrnehmen, ist eine Mischung dieser Spektralfarben. Dieses weiße Licht kann durch verschiedene physikalische Vorgänge wie Brechung, Beugung oder auch Reflexion wieder in seine Spektralfarben zerlegt werden.
- Seite 3 α α Dabei sind c und c die Lichtgeschwindigkeiten in den beiden Medien. Die absoluten Brechungsindizes der beiden Medien, oben mit n und n bezeichnet, sind umgekehrt proportional zur Lichtgeschwindigkeit im entsprechenden Medium. Das Brechungsgesetz lässt sich aus dem Huygens – Fresnelschen – Prinzip herleiten.
- Seite 4 Tritt das Licht aus einem optisch dünneren Medium in ein optisch dichteres (n <n >c ), wird es zum Lot gebrochen. Beim Übergang von einem optisch dichteren in ein optisch dünneres Medium (n >n <c ) kommt es zur Brechung vom Lot. Im letzteren Fall besteht auch die Möglichkeit, dass es zur Totalreflexion kommt.
- Seite 5 ersten Versuch genau vermessen. Da der Übergang des Lichtstrahls bei uns zwischen Luft und Glas (und umgekehrt) stattfindet und der absolute Brechungsindex der Luft fast genau 1 ist, vereinfacht sich das Brechungsgesetz ein wenig. Für unsere beiden Übergänge lautet es: α...
- Seite 6 Achtung: Bei der Verwendung der Gasdampflampen ist darauf zu achten, dass sie nicht dauernd ein- und ausgeschaltet werden, da dies die Lebensdauer erheblich verkürzen kann. Nach dem Ausschalten sollte man die Lampe vor dem erneuten Einschalten auskühlen lassen. Das Spektrometer: Das Spektrometer besteht aus einem Objektiv, einem verstellbaren Spalt, einem drehbaren Tisch mit einer Winkelskala (Teilkreis) und einem Fernrohr.
- Seite 7 verschobenen Winkelnonien können Winkel auf eine Minute genau abgelesen werden. Am Sockel des Spektrometers befinden sich noch zwei Schrauben. Eine dient zum Fixieren des drehbaren Tisches und des inneren Teils des Goniometers, die andere zur Feinjustierung, zum langsamen Drehen des Tisches. Auf dem Tisch sind zwei parallele Linien eingezeichnet.
- Seite 8 des Prismas fallen (AB und AC). Das Licht wird an den beiden Seitenflächen reflektiert. Das Fernrohr wird zunächst in die Position F gebracht um das reflektierte Licht der Fläche AC zu fokkusieren. Die beiden Justierschrauben S und S werden so eingestellt dass sich das reflektierte Bild des Spaltes horizontal in der Mitte des Sichtfeldes des Fernrohres befindet.
- Seite 9 Versuch 1: Bestimmung der brechenden Winkel des Prismas: Hinweis: Der Buchstabe ε wird im Folgenden für alle brechenden Winkel verwendet. Im zweiten Versuch soll man sich dann für einen der drei Winkel entscheiden und sich den Wert dieses Winkels merken. Nach der waagrechten Höheneinstellung des Tisches kann mit der gleichen Position des Prismas und mit einer ähnlichen Methode wie vorher der brechende Winkel des Prismas, der der Lichtquelle zugewandt ist, bestimmt werden.
- Seite 10 120,066 120,0833 60,0417 Gemessene Werte mit NTL Prisma Ablesen der beiden Anzeigen mit den Nonien: Die Hauptskala (durchgehend von 0° bis 359,5°) ist auf Winkel von einem halben Grad skaliert. Das bedeutet auf 14,5° = 14°30' kommen 29 Skalenteile. Ein Skalenstrich ist vom nächsten genau 0,5°...
- Seite 11 Vorbereitung: Der Spalt wird mit der Hg-Dampflampe ausgeleuchtet und möglichst eng eingestellt. Die Lichtintensität soll aber hoch genug sein damit die in der Tabelle unten angeführten Linien des Spektrums beobachtet werden können. Das Prisma wird wie in der Abbildung auf dem Tisch platziert, sodass sich brechender Winkel der Mittelpunkt des Prismas auf dem Mittelpunkt des Tisches befindet.
- Seite 12 283,617 51,133 51,150 51,1417 Gemessene Werte mit NTL Prisma Erklärungen zur Tabelle: 1. Es ist prinzipiell egal welchen Messwert man in Anzeige links und welchen in Anzeige rechts einträgt, solange man für die gleiche Spektrallinie links und rechts konsistent einträgt. Der Einfachheit halber wurden die Bezeichnungen Anzeige links und Anzeige rechts gewählt, die sich auf die Anfangsstellung der...
- Seite 13 Hg 1,6496 violett a 1,6505 Gemessene Werte mit NTL Prisma Der Brechungsindex soll gegen die entsprechende Wellenlänge in ein Diagramm eingetragen werden. Abbildung 8: Resultate der Berechnung der Brechungsindizes Man sieht anhand der Grafik, dass es sich hier um keinen linearen Zusammenhang zwischen der Wellenlänge und dem Brechungsindex handelt, ansonsten müssten die...
- Seite 14 Interpoliert man zwischen den einzelnen Punkten mit einer passenden Funktion erhält man eine Kalibrierungskurve. Abbildung 9: Dispersionskurve (Kalibrierkurve) für Glasprisma Mit Hilfe dieser Kalibrierkurve kann man die Wellenlänge des Lichtes messen, das von anderen Lichtquellen abgegeben wird, indem man wieder den jeweiligen minimalen Ablenkungswinkel bestimmt,...
- Seite 15 Versuch 3: Brechung von Licht im Wasser Die Brechung von Licht im Wasser soll mit Hilfe eines Hohlprismas untersucht werden. Der Einfachheit halber wird angenommen, dass alle drei Winkel des Prismas 60° betragen. Vorbereitung: Die Vorbereitungen entsprechen weitgehend dem vorherigen Versuch. Der Spalt wird mit der Hg-Dampflampe ausgeleuchtet und möglichst eng eingestellt.
- Seite 16 24,417 24,433 24,4250 1,3438 Gemessene Werte mit NTL Prisma Erkenntnis: Beim Übergang von einem Medium in ein anderes wird Licht entsprechend seiner Wellenlänge gebrochen. Je kleiner die Wellenlänge des Lichts desto stärker wird es gebrochen. Violettes Licht wird am stärksten gebrochen, rotes am wenigsten. Dieser Zusammenhang ist nicht linear.
- Seite 17 Gitterspektrometer Seit dem Ende des 17. Jahrhunderts gab es unter den Naturwissenschaftern heftige Diskussionen um die Natur des Lichts. Auf der einen Seite gab es das Teilchenmodell, das sich auf die geradlinige Ausbreitung des Lichts stützte und dessen berühmtester Vertreter Isaac Newton war. Auf der anderen Seite standen zum Beispiel Christian Huyges und Robert Hooke, die eine Wellentheorie des Lichts befürworteten.
- Seite 18 der anderen, ist die Phasenverschiebung 0° und es kommt es zur konstruktiven Interferenz, die Wellen verstärken einander (siehe Abbildung 1). Die resultierende Welle hat eine größere Amplitude. Befindet sich das Minimum der einen und das Maximum der anderen Welle an einer Stelle, sind die beiden um 180°...
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Seite 19: Zwei Der Am Gitter Entstehenden
Elektromagnetische Wellen überlagern sich also wie Wasserwellen. Es ist jedoch schwieriger Interferenzen von Licht aus zwei verschiedenen Lichtquellen zu beobachten, weil die Interferenz nur auftritt, wenn die Wellengruppen, die sich überlagern, ständig in Wellenlänge und Schwingungsebene übereinstimmen. Außerdem müssen sie über eine feste Phasendifferenz verfügen. Diese Bedingungen werden unter dem Begriff Kohärenz zusammengefasst. - Seite 20 α λ Δ für k = 0, 1, 2, ..λ α Dabei ist λ die Wellenlänge und k die Ordnung des Maximums. k = 0 entspricht dem zentralen Maximum. Wenn der Gangunterschied einem positiven, ganzzahligen, ungeraden Vielfachen der halben Wellenlänge entspricht, kommt es zur vollständigen Auslöschung, da ein Wellental auf einen Wellenberg trifft.
- Seite 21 α Δ λ Sind andererseits Wellenlänge und Beugungswinkel bekannt, kann man sich die Strichzahl pro Längeneinheit des Gitters ausrechnen: α Δ λ Das Spektrometer: Das Spektrometer besteht aus einem Objektiv, einem verstellbaren Spalt, einem drehbaren Tisch mit einer Winkelskala (Teilkreis) und einem Fernrohr. Feinjustierschraube für Brennweite Kollimator Gitter...
- Seite 22 Das Objektiv bildet zusammen mit dem Spalt den so genannten Kollimator. Die Sammellinse des Objektivs hat eine Brennweite von 178 mm. Das Objektiv ist durch eine Justierschraube in seiner Länge verstellbar und kann so eingestellt werden, dass sich der Spalt in der Brennebene der Linse befindet, wodurch man ein paralleles Strahlenbündel erhält.
- Seite 23 -) Einstellen des Kollimators: Das Fernrohr wird auf den Kollimator gerichtet. Die Hg-Lampe wird an die Spannungsversorgung angeschlossen und diese wird eingeschaltet. Der Spalt des Kollimators wird mit einer Lampe (z.B.: Hg-Dampflampe) ausgeleuchtet. Der Kollimator wird mit der Justierschraube so eingestellt, dass ein scharfes Bild des Spaltes entsteht.
- Seite 24 -) Positionierung des Gitters: Der Gitterhalter wird wie in der Abbildung mit zwei Schrauben am Tisch fixiert. Das Gitter mit 600 Strichen pro mm wird in den Gitterhalter geschoben. Die Aufschrift soll sich oben befinden. Das Gitter soll senkrecht zur optischen Achse des Spektrometers stehen.
- Seite 25 Abbildung 8: Ausrichten auf das zentrale Maximum Zunächst wird das zentrale Maximum durch Drehung des Fernrohres mit der Hand in das Sichtfeld des Fernrohres gebracht. Danach wird das Fernrohr fixiert und das Fadenkreuz wird durch Drehung der Feinjustierschraube mit dem zentralen Maximum zur Deckung gebracht.
- Seite 26 113,750 293,750 202,817 382,833 Gemessene Werte mit NTL Strichgitter Erklärungen zur Tabelle: 1. Die Bezeichnungen links und rechts beziehen sich auf die Stellung der Spektrallinie links oder rechts vom zentralen Maximum. 2. Es ist prinzipiell egal, welchen Messwert man in Anzeige links und welchen in Anzeige rechts einträgt, solange man für die gleiche Spektrallinie links und...
- Seite 27 89,0667 89,0833 89,0750 607,78 Gemessene Werte mit NTL Strichgitter Addiert man alle diese Werte und dividiert sie durch ihre Anzahl, erhält man den Mittelwert der Strichzahl pro Längeneinheit N. 605,45 mm Die Gitterkonstante ist der Reziprokwert der Strichzahl und ergibt sich zu: g = 1/N = 0,00165 mm = 1,65 µm...
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Seite 28: Vorbereitung
110,933 290,967 202,200 382,217 Gemessene Werte mit NTL Strichgitter Auswertung: Für die Berechnung der Wellenlängen der beiden Natriumlinien wird zunächst wieder der doppelte Beugungswinkel Δα der einzelnen Linien bestimmt. Diese Werte werden zusammen mit der in Versuch 1 ermittelten Gitterkonstante in Gleichung (8) eingesetzt. - Seite 29 Für die Mittelwerte der beiden Linien erhält man: λ(D 589,47 nm λ(D 589,99 nm Der Abstand zwischen den beiden Linien beträgt also: λ(D ) - λ(D 0,52 nm Die Literaturwerte betragen: λ(D ) = 588,821 nm λ(D ) = 589,418 nm λ(D ) - λ(D ) = 0,597 nm...