نحوه بدست آوردن طول موج لیزر با آزمایش دوشکاف یانگ

اگه براتون جالب باشه که چطور طول موج یک لیزر رو اندازه گیری میکنند , خب باید بدونید که روش های زیادی وجود داره تا طول موج لیزر رو بدست آورد. ولی یکی از ساده ترین روش‌ها برای بدست آوردن طول موج لیزر , تداخل دوشکاف یانگ نام داره. بهتره از یکم قبل تر شروع کنیم و بررسی بکنیم که اصلا مفهوم و معنی طول موج چی هست. خب باید بگم طول موج فاصله بین دوتا شکاف یا دوتا قله برای یک موج محسوب میشه.یعنی فاصله بین دو نقاطه ای که شدت موج در این نقاط بیشترین مقدار خودش رو داره.

طول موج یا wavelength حتی برای پالس های مربعی هم معنا پیدا میکنه و کاربرد داره.

خب به سراغ آزمایش میریم و نحوه کار آزمایش رو شرح میدیم.

تاریخچه :

توماس یانگ یکی از فیزیکدانان بزرگ قرن ۱۹ میلادی بوسیله آزمایشی که بنام آزمایش یانگ معروف است , رفتار موجی نور رو ثابت کرد . یانگ از همان کودکی فرد بسیار باهوشی محسوب می‌شد. بطوری که به زبان های فرانسوی – عبری – عربی – ترکی و فارسی رو از همان ۹ سالگی شروع به یادگیری کرد.
تحصیلات خود را در رشته پزشکی به اتمام رساند و بر روی چشم مطالعات خودش رو شروع کرد. و آزمایش های زیادی در این زمینه انجام داد. در طی این آزمایش ها , آزمایش هایی هم برای شناخت نور انجام داد که معروف ترین اونها باعث شد که خاصیت موجی نور تایید بشود.

وسایل مورد نیاز در این آزمایش :

• یک عدد لیزر با طول موج نامعلوم – لینک خرید
• یک صفحه دوشکافی که فاصله شکاف ها از یکدیگر معلوم باشد
• متر با دقت اندازه گیری بالا
• کولیس

خب توی این آزمایش باید وسایل الکترونیکی رو بذارید کنار و سراغ خلاقیت های عملی و علمی برید. محیطی که توش این آزمایش رو انجام میدهید باید خیلی تاریک باشه. تا بتونید با دقت بیشتری اندازه گیری‌تون رو انجام بدید. همونطوری که گفتم این آزمایش با لیزری که توی پکیج سنسور های آردوینو قرار داره انجام شده. و شما میتونید برای انجام این آزمایش از این لیزر یا هر لیزر دیگه ای استفاده بکنید.

طبق آزمایشی که توماس یانگ اون رو طراحی کرد اگر یک نور همدوس در برخورد به دوشکاف خیلی خیلی باریک ( از مرتبه طول موج نور ورودی ) از دوشکاف رد بشود. آثاری که در روی پرده آشکارساز مشاهده میگردد نقاط روشن و تاریک نور هست که تنها با موجی بودن نور این پدیده اثبات می‌شود.

برای اینکه این پدیده رو بیشتر درک کنید میتونید در یک حوض آرام با دو دستتون بصورت هم فرکانس موج تولید کنید. بعد از گذشت زمان شاهد این موضوع هستید که در نقاطی از آب هیچ اعوجاجی صورت نمیگیره. و این نقاط در واقع نقاطی هستند که دو موج بایکدیگر تداخل ویرانگر انجام داده اند .

طرح تداخلی که روی پرده میبینیم هم دقیقا همینطور هست. نقاطی که تاریک هست نور شکاف اول با شکاف دوم تداخل ویرانگر انجام داده اند و نقاط روشن نقاطی هستند که این دو موج بایکدیگر تداخل سازنده انجام داده اند.

طرح تداخلی دو موج

حالا از کجا بفهمیم که در چه نقاطی از پرده فرانژ های روشن و در کدام نقاط صفحه فرانژ های تاریک شکل میگیرد؟

خب این کاری است که تامسون زحمت آن را برعهده گرفته و کار شما را راحت کرده است. شما میتوانید با استفاده از رابطه زیر حدس بزنید که کدام نقاط روشن و کدام نقاط در چه فاصله ای تاریک خواهد بود.

ℷ=Asin?   : خب با استفاده از از روابط داده شده و جای گذاری داده های خودتون میتونید طول موج لیزر رو بدست بیارید.

که در رابطه بالا میتوانید سینوس تتا را از رابطه روبرو محاسبه کنید  : sin?=Y∕D

?: زاویه پراکندگی

Y = فاصله دو فرانژ روشن یا دو فرانژ تاریک ( برای اینکه دقت اندازه گیری خود را بالا ببرید میتوانید فاصله ۱۰ فرانژ‌ را اندازه گیری کنید و سپس مقدار بدست آمده را تقسیم بر ۱۰ کنید )

D : فاصله پرده از شکاف ها

A : فاصله دوشکافی از یکدیگر

ℷ : لاندا طول موج لیزر استفاده شده

• شما میتوانید دوشکافی را خودتان بسازید , به اینصورت که با استفاده از یک تیغ و یک کاغذ ضخیم یا یک مقوا دوشکاف خیلی باریک به فاصله نزدیک بهمدیگر ایجاد کنید. فاصله دوشکاف از یکدیگر را بوسیله کولیس اندازه گیری کنید تا دقت اندازه گیری شما افزایش یابد.

با جایگذاری مقادیری که اندازه گیری کردید در روابط بالا میتوانید طول موج لیزر را بدست آورید. طول موج لیزری که در این آموزش استفاده شده است در آزمایشگاه اپتیک دانشگاه یزد ۲۰±۶۳۲ نانومتر اندازه گیری شده است.

در پایان با به اشتراک گذاری این مطلب حامی وبسایت دیجی اسپارک باشید.