YHDEN RAON DIFFRAKTIO. Laskuharjoitustehtävä harjoituksessa 11.

Samankaltaiset tiedostot
12.3 KAHDEN RAON DIFFRAKTIO. Yhden kapean raon aiheuttama amplitudi tarkastelupisteeseen P laskettiin integraalilla E = ò,

12 DIFFRAKTIO 12.1 FRAUNHOFERIN DIFFRAKTIO KAPEASSA RAOSSA

Diffraktio. Luku 36. PowerPoint Lectures for University Physics, Twelfth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman. Lectures by James Pazun

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

ja siis myös n= nk ( ). Tällöin dk l l

267 Rengasprofiilin muoto, eli transmittanssin (11.4.2) muoto d :n funktiona, riippuu siten ensisijaisesti heijastuskertoimen r arvosta:

YOUNGIN KOE. varmistaa, että tuottaa vaihe-eron

SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

FYSA230/2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

11.1 MICHELSONIN INTERFEROMETRI

7.4 PERUSPISTEIDEN SIJAINTI

7 VALON DIFFRAKTIO JA POLARISAATIO

FYSA2031/K2 SPEKTROMETRI, HILA JA PRISMA

HILA JA PRISMA. 1. Työn tavoitteet. 2. Työn teoriaa

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

VALON DIFFRAKTIO YHDESSÄ JA KAHDESSA RAOSSA

766349A AALTOLIIKE JA OPTIIKKA kl 2017, viikko 3 Harjoitus 1 Viimeinen näyttöpäivä ke 1.2.

2 paq / l = p, josta suuntakulma q voidaan ratkaista

Erotusrajaksi on määritelty maksimin puoliarvoleveys:

Fysiikan laboratoriotyöt 2, osa 2 ATOMIN SPEKTRI

d sinα Fysiikan laboratoriotyöohje Tietotekniikan koulutusohjelma OAMK Tekniikan yksikkö TYÖ 8: SPEKTROMETRITYÖ I Optinen hila

VALON DIFFRAKTIO JA POLARISAATIO

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

Fysiikan valintakoe klo 9-12

Työn tavoitteita. 1 Johdanto

Esimerkki: Tarkastellaan puolipallon muotoista paksua linssiä, jonka taitekerroin on 1,50:

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

OPTIIKAN TYÖ. Fysiikka 1-2:n/Fysiikan peruskurssien harjoitustyöt (mukautettu lukion oppimäärään) Nimi: Päivämäärä: Assistentti:

3. Optiikka. 1. Geometrinen optiikka. 2. Aalto-optiikka. 3. Stokesin parametrit. 4. Perussuureita. 5. Kuvausvirheet. 6. Optiikan suunnittelu

Kuva 1. Kaaviokuva mittausjärjestelystä. Laserista L tuleva valonsäde kulkee rakojärjestelmän R läpi ja muodostaa diffraktiokuvion varjostimelle V.

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNIIKKA FYSIIKAN LABORATORIO V

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

5. Optiikka. Havaitsevan tähtitieteen pk I, luento 5, Kalvot: Jyri Näränen ja Thomas Hackman. HTTPK I, kevät 2012, luento 5

TURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1/7 TIETOTEKNIIKKA / SALO FYSIIKAN LABORATORIO V

a ' ExW:n halkaisija/2 5/ 2 3

24AB. Lasertutkimus ja spektrianalyysi

Työ 2324B 4h. VALON KULKU AINEESSA

8.3 KAMERAT Neulanreikäkamera

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2014 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

35. Kahden aallon interferenssi

36 DIFFRAKTIO (Diffraction)

π yd cos 2 b) Osoita, että lauseke intensiteetille sirontakulman funktiona on I

Ó Ó Ó

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Linssin kuvausyhtälö (ns. ohuen linssin approksimaatio):

Sähkömagneettinen säteily ja sen vuorovaikutusmekanismit

Interferenssi. Luku 35. PowerPoint Lectures for University Physics, Twelfth Edition Hugh D. Young and Roger A. Freedman. Lectures by James Pazun

Geometrinen optiikka. Tasopeili. P = esinepiste P = kuvapiste

Kuvan etäisyys tässä tapauksessa on ns. polttoväli (focal length): ja kuvausyhtälö (6.3.2) voidaan kirjoittaa mukavaan muotoon + =. (6.3.

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, yhteenveto

25 INTERFEROMETRI 25.1 Johdanto

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Optiikka. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Valo aaltoliikkeenä DFCL3 Fysiikan hahmottava kokeellisuus kokonaisuus 12

Valon diffraktio yhdessä ja kahdessa raossa

Koska ovat negatiiviset. Keskihajontoja ei pystytä laskemaan mutta pätee ¾.

Optiikkaa. () 10. syyskuuta / 66

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

- 3 välikoetta, jokaisessa 4 tehtävää, yht. 12 teht. - 6 pistettä yhdestä tehtävästä - max pisteet 72 (+ lisät harjoituksista)

A Lausekkeen 1,1 3 arvo on 1,13 3,3 1,331 B Tilavuus 0,5 m 3 on sama kuin 50 l 500 l l C Luvuista 2 3, 6 7

Näihin harjoitustehtäviin liittyvä teoria löytyy Adamsista: Ad6, Ad5, 4: 12.8, ; Ad3: 13.8,

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

Ratkaisu: Maksimivalovoiman lauseke koostuu heijastimen maksimivalovoimasta ja valonlähteestä suoraan (ilman heijastumista) tulevasta valovoimasta:

Osallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai

ELEC-E8419 syksy 2016 Jännitteensäätö

derivaatta pisteessä (YOS11) a) Näytä, että a n+1 > a n, kun n = 1, 2, 3,.

Tekijä Pitkä matematiikka Pisteen (x, y) etäisyys pisteestä (0, 2) on ( x 0) Pisteen (x, y) etäisyys x-akselista, eli suorasta y = 0 on y.

PRELIMINÄÄRIKOE. Pitkä Matematiikka

Kolmioitten harjoituksia. Säännöllisten monikulmioitten harjoituksia. Pythagoraan lauseeseen liittyviä harjoituksia

6 GEOMETRISTA OPTIIKKAA

1 2 x2 + 1 dx. (2p) x + 2dx. Kummankin integraalin laskeminen oikein (vastaukset 12 ja 20 ) antaa erikseen (2p) (integraalifunktiot

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Asiaa käsitteleviä artikkeleita on koottu kansioon, jonka saa lainaan oppilaslaboratorion kopista. s ja kontaktipotentiaalierosta K.

- ultraviolettisäteilyn (UV) - näkyvän alueen (visible) - infrapuna-alueen (IR)

Ratkaisu: Taittuminen ensimmäisessä pinnassa on tietysti sama kuin edellisessä esimerkissä. Säteet taittuvat ja muodostaisivat kuva 40 cm:n

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ (1 piste/kohta)

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

35 VALON INTERFERENSSI (Interference)

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS Analyysi I Harjoitus alkavalle viikolle Ratkaisuehdoituksia Rami Luisto Sivuja: 5

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

RATKAISUT: 16. Peilit ja linssit

Braggin ehdon mukaan hilatasojen etäisyys (111)-tasoille on

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

A-osio. Ilman laskinta. MAOL-taulukkokirja saa olla käytössä. Maksimissaan yksi tunti aikaa. Laske kaikki tehtävät:

Valo, valonsäde, väri

Preliminäärikoe Tehtävät A-osio Pitkä matematiikka kevät 2016 Sivu 1 / 4

3 Derivoituvan funktion ominaisuuksia

521384A RADIOTEKNIIKAN PERUSTEET Harjoitus 3

Kaukoputket ja observatoriot

Lasketaan siirretty teho. Asetetaan loppupään vaihejännitteelle kulmaksi nolla astetta. Virran aiheuttama jännitehäviö johdolla on

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Syksy Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko A = x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu.

Pisteytyssuositus. Matematiikka lyhyt oppimäärä Kevät

Kuva 1: Funktion f tasa-arvokäyriä. Ratkaisu. Suurin kasvunopeus on gradientin suuntaan. 6x 0,2

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

2 Funktion derivaatta

9 VALOAALTOJEN SUPERPOSITIO

2.1 Yhdenmuotoiset suorakulmaiset kolmiot

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Transkriptio:

YHDEN RAON DIFFRAKTIO Laskuharjoitustehtävä harjoituksessa 11. Vanha tenttitehtävä Kapean raon Fraunhoferin diffraktiokuvion irradianssijakauma saadaan lausekkeesta æsin b ö I = I0 ç b è ø, missä b = 1 kbsinq. Kokeessa käytetään HeNe-laseria (63,8 nm) ja varjostin on m:n etäisyydellä raosta, jonka leveys on 0,135 mm. a) Laske varjostimella havaittavan diffraktiokuvion kolmannen minimin etäisyys keskimaksimista. b) Laske kulmaan 1 taipuvan valon suhteellinen irradianssi I/ I 0. c) Laske ensimmäisen sivumaksimin suhteellinen irradianssin I/ I 0. Ohje: tan( x) = x, kun x» 4,4934

PYÖREÄN AUKON DIFFRAKTIO Laskuharjoitustehtävä (015) Mount Palomar-observatorion teleskoopin objektiivin halkaisija on 508 cm (00 tuumaa). Kuinka kaukana toisistaan kuun pinnalla olevat kohteet voidaan erottaa kyseisellä instrumentilla ja toisaalta paljaalla silmällä? Maa-Kuu-etäisyys on 3,844 10 8 m ja oleta, että l = 550nm. Silmän pupillin halkaisija hämärässä on noin 4 mm.

Vanha tenttitehtävä Pyöreän aukon Fraunhoferin diffraktiokuvion irradianssijakauma on é J1( g) ù = I0 ê ú I ë g û, missä g = 1 kdsinq. a) Määrittele symbolit. (1 p) b) Selitä Rayleigh'n kriteeri erotuskyvylle. Johda tulos ( D q) min» 1, l/d. (3 p) Vihje: Taulukko kääntöpuolella. c) Mount Palomar -teleskoopin objektiivipeilin halkaisija on 508 cm. Kuinka kaukana toisistaan kuun pinnalla olevat kohteet voidaan erottaa, kun etäisyys maasta on 384400 km? Käytä aallonpituutta 550 nm. ( p)

KAHDEN RAON DIFFRAKTIO Laskuharjoitustehtävä (015) Kahden raon Fraunhoferin diffraktiokuvio muodostetaan käyttämällä elohopean spektriviivaa l = 546,1 nm. Molempien rakojen leveys on 0,100 mm. Kuvion tarkastelu osoittaa, että siitä puuttuvat kertalukuja ±4, ±8,... vastaavat interferenssimaksimit. Mikä on rakojen vastinpisteiden välimatka? Laske keskimaksimin viereisten kolmen ensimmäisen maksimin suhteelliset irradianssit keskimaksimiin verrattuna.

Vanha tenttitehtävä Youngin kokeessa varjostimella havaitaan irradianssijakauma æsin b ö 1 1 I = 4I cos a 0 ç b, missä b = kbsinq ja a = kasinq. è ø a) Määrittele symbolit. b) Varjostimella 1 m:n etäisyydellä havaitaan irradianssijakauman keskialueella peräkkäisten interferenssijuovien välimatkaksi 1 mm, kun käytetään aallonpituutta 500 nm. Laske rakojen välimatka. c) Kun irradianssijakaumassa siirrytään kauemmaksi keskialueelta, havaitaan, että viides interferenssimaksimi (keskimmäistä ei lasketa) puuttuu kuviosta. Laske rakojen leveys. Ratkaisu: a)... b) Interferenssimaksimit, kun a = pp, p= 0, ± 1, ±,... eli 1 p y p L asinq = pp Þ sinq» = p l Þ yp = p l l L a a ja peräkkäisille maksimeille ll D y= yp+ 1 - yp = a josta rakojen välimatkaksi tulee -9 ll 500 10 1,00 a = = m = 0,5 mm -3 D y 1,00 10 c)... selitä ja laske... b= a/5 = 0,1 mm

MONEN RAON DIFFRAKTIO Laskuharjoitustehtävä (015) Fraunhoferin diffraktio tapahtuu 10 raon systeemissä, jossa rakojen välimatka on viisinkertainen rakojen leveyteen (1,0 mm) verrattuna. Käytetyn Hg-lampun valon aallonpituus on 435,8 nm. a) Laske kertalukuja m= 1-3 vastaavien päämaksimien suhteelliset irradianssit kertalukua m = 0 vastaavaan verrattuna. b) Laske päämaksimia m = 0 seuraavan ensimmäisen sivumaksimin suhteellinen irradianssi. Käytä "minimien puoliväli"-approksimaatiota ja laske lasku myös tarkasti.

DIFFRAKTIOHILA Laskuharjoitustehtävä (015) Hilassa on 6000 viivaa senttimetrillä ja sen leveys on 6,0 cm. a) Mikä on pienin aallonpituusero, joka tällä hilalla voidaan havaita toisessa kertaluvussa, kun l = 500nm? Mikä on tällöin vastaava kulmaero? b) Mikä on tällä hilalla ja tällä aallonpituudella havaittava pienin mahdollinen aallonpituusero?

Vanha tenttitehtävä a) Lähtien monen raon Fraunhoferin diffraktiokuvion irradianssista æsin b ö æsin Na ö 1 1 I = I0 ç ç b, missä b = kbsinq ja a = kasinq è ø è sina ø johda diffraktiohilan hilayhtälö asinq = ml. b) Hilassa, jonka leveys on 40,0 mm, on 300 rakoa millimetrillä. Kuinka suuri kulmaero on argonin spektriviivoilla 77,41 nm ja 77,376 nm toisessa kertaluvussa?

TENTTITEHTÄVIÄ Pienen tähtitieteellisen kaukoputken objektiivin polttoväli on 15,0 cm ja halkaisija 3,00 cm. Okulaarin vastaavat arvot ovat,50 cm ja 1,50 cm. Kaukoputkea käytetään siten, että lopullinen kuva on tarkennettu äärettömyyteen. a) Perustele miksi objektiivilinssi toimii systeemin aukkokaihtimena. (1 p) b) Määritä lähtöpupillin sijainti ja koko. ( p) c) Laske kaukoputken suurennus. (1 p) d) Kuinka kaukana toisistaan olevat pisteet kaukoputki vielä erottaa kuusta, jonka etäisyys maasta on 375000 km ja havainnot tehdään aallonpituudella 550 nm? ( p)

a) Johda Stokesin relaatiot tt' = 1- r ja r =- r'. b) Valonsäde saapuu ilmasta tasapaksuun lasilevyyn. Osoita, että kaksi ensimmäistä läpi mennyttä sädettä (katso kuvaa) tuottaa interferenssikuvion kontrastilla r. 1 + ( r ) Vihje: V = I1I /( I1+ I)

Interferenssikokeen matematiikka voidaan tiivistää "laskukaavaksi" I I I II d = 1+ + 1 cos, missä d k r r1 j01 j0 = ( - ) + ( - ). a) Määrittele kaavan symbolit ja pohdi eri termien merkitystä interferenssikokeen onnistumisen kannalta. b) Laske interferenssikuvion kontrasti. Missä olosuhteissa kontrasti saa maksimiarvonsa?

. Fabry-Perot-interferometrissä irradianssin läpäisykerroin on Airy'n funktio T = 1 1 + F sin ( d / ), missä 4r F = (1-r ). a) Selitä symbolit. ( p) b) Laske rengasprofiilin maksimien puoliarvoleveydeksi / F ja osoita tästä, että maksimit "terävöityvät", kun r kasvaa ts. kun r 1. (4 p)