Forsøg del 1: Beregning af lysets bølgelængde

Relaterede dokumenter
Optisk gitter og emissionsspektret

Enkelt og dobbeltspalte

MODUL 1-2: ELEKTROMAGNETISK STRÅLING

Øvelser 10. KlasseCenter Vesthimmerland Kaj Mikkelsen

Undersøgelse af lyskilder

Spektralanalyse. Jan Scholtyßek Indledning 1. 2 Formål. 3 Forsøgsopbygning 2. 4 Teori 2. 5 Resultater 3. 6 Databehandling 3

Øvelse i kvantemekanik Måling af Plancks konstant

Gruppemedlemmer gruppe 232: Forsøg udført d. 21/ Erik, Lasse, Rasmus Afleveret d.?/ LYSETS BRYDNING. Side 1 af 10

Måling af spor-afstand på cd med en lineal

Røntgenspektrum fra anode

Indhold En statistisk beskrivelse... 3 Bølgefunktionen... 4 Eksempel... 4 Opgave Tidsafhængig og tidsuafhængig... 5 Opgave 2...

Løsninger til udvalgte opgaver i opgavehæftet

Arbejdsopgaver i emnet bølger

Svingninger og bølger

Lysets kilde Ny Prisma Fysik og kemi 9 - kapitel 8 Skole: Navn: Klasse:

Hubble relationen Øvelsesvejledning

1 Lysets energi undersøgt med lysdioder (LED)

Diodespektra og bestemmelse af Plancks konstant

Fluorescens & fosforescens

Øvelsesvejledning RG Stående bølge. Individuel rapport. At undersøge bølgens hastighed ved forskellige resonanser.

Resonans 'modes' på en streng

En sumformel eller to - om interferens

Begge bølgetyper er transport af energi.

Big Bang og universets skabelse (af Jeanette Hansen, Toftlund Skole)

Forsøg til Lys. Fysik 10.a. Glamsdalens Idrætsefterskole

En f- dag om matematik i toner og instrumenter

Elevforsøg i 10. klasse Lyd

Formler & algebra - Fase 2 Omskriv & beregn med variable

Laboratorieøvelse Kvantefysik

Øvelser 10. KlasseCenter Vesthimmerland Kaj Mikkelsen

Indledning 2. 1 Lysets energi undersøgt med lysdioder (LED) Udstyr Udførelse... 3

Øvelsesvejledning FH Stående bølge. Individuel rapport

Kunstig solnedgang Forsøg nr.: Formål: Resume: Nøgleord: Beskrivelse:

Dopplereffekt. Rødforskydning. Erik Vestergaard

Teori om lysberegning

I dagligdagen kender I alle røntgenstråler fra skadestuen eller tandlægen.

Øvelser 10. KlasseCenter Vesthimmerland Kaj Mikkelsen

DIFFERENTIALREGNING Hvorfor er himlen blå?

Protoner med magnetfelter i alle mulige retninger.

Projektopgave Observationer af stjerneskælv

6 Plasmadiagnostik 6.1 Tætheds- og temperaturmålinger ved Thomsonspredning

Interferens mellem cirkelbølger fra to kilder i fase Betingelse for konstruktiv interferens: PB PA = m λ hvor m er et helt tal og λ er bølgelængden

Løsningsforslag til fysik A eksamenssæt, 23. maj 2008

Fysikrapport Joules lov. Gruppe Nr. 232 Udarbejdet af Nicolai og Martin

Lys på (kvante-)spring: fra paradox til præcision

Øvelser 10. KlasseCenter Vesthimmerland Kaj Mikkelsen

Matematik A og Informationsteknologi B

Brydningsindeks af luft

Opgavesæt om Gudenaacentralen

NANO-SCIENCE CENTER KØBENHAVNS UNIVERSITET. Se det usynlige. - Teori, perspektivering og ordliste

Rapport uge 48: Skråplan

Naturfagligt tema og opgaver

Teoretiske Øvelser Mandag den 28. september 2009

Formelsamling til Fysik B

BILAG II. Optisk laserstråling

Matematiske modeller Forsøg 1

Øvelse 1.5: Spændingsdeler med belastning Udført af: Kari Bjerke Sørensen, Hjalte Sylvest Jacobsen og Toke Lynæs Larsen.

Indre modstand og energiindhold i et batteri

Hypotese Start med at opstille et underbygget gæt på hvor mange ml olie, der kommer ud af kridt-prøven I får udleveret.

1. G fysik Elevbog LaboratoriumforSammenhængendeUddan g n i r æ L g o e s l e n

FYSIK I DET 21. ÅRHUNDREDE Laseren den moderne lyskilde

SPHERO 2.0 undervisningsforløb til mellemtrinnet i matematik Polygoner og vinkler

MODUL 3 OG 4: UDFORSKNING AF RUMMET

Impuls og kinetisk energi

Undervisningsbeskrivelse

Formler, ligninger, funktioner og grafer

Fysik A - B Aarhus Tech. Niels Junge. Bølgelærer

Lineære sammenhænge. Udgave Karsten Juul

Fysik 2 - Den Harmoniske Oscillator

July 23, FysikA Kvantefysik.notebook

Jakob Skovborg Sørensen Christian Dohrmann Mette Lunding Nielsen Lucas Paulsen

Lysets hastighed. Navn: Rami Kaddoura Klasse: 1.4 Fag: Matematik A Skole: Roskilde tekniske gymnasium, Htx Dato:

Arbejdet på kuglens massemidtpunkt, langs x-aksen, er lig med den resulterende kraft gange strækningen:

Bilag II IKKE-KOHÆRENT OPTISK STRÅLING

Lys og gitterligningen

Akustisk rapport. Bestemmelse af behovet for lyddæmpning i Vejle Kajakklub. Revision nr.: 00 Udgivelsesdato: Oktober 2004

Mikroskopet. Sebastian Frische

Elevforsøg i 10. klasse Lys Farver Optik

DIGER OG PORTE. Stranden FØR BESØGET. 1. Hvad er en simpel måde at udnytte energien i vand på? 2. Hvad er formlen for potentiel energi?

Forsøget blev udført af Gruppen: Anders Faurskov, Mikkel Rask og Victor Hjort

Velkommen til. EDR Frederikssund Afdelings Almen elektronik kursus. Joakim Soya OZ1DUG Formand. EDR Frederikssund afdeling Almen elektronik kursus

Profil af et vandløb. Formål. Teori

Matematik B. Højere forberedelseseksamen

2. Gennemgå de offentligt tilgængelige sider. Hvad kan man finde hvor!

FYSIK C. Videooversigt. Intro video... 2 Bølger... 2 Den nære astronomi... 3 Energi... 3 Kosmologi videoer.

Dæmpet harmonisk oscillator

Brydningsindeks af vand

Tilstandskontrol. ved hjælp af vibrationsanalyse

Appendiks 1. I=1/2 kerner. -1/2 (højere energi) E = h ν = k B. 1/2 (lav energi)

LYS I FOTONISKE KRYSTALLER 2006/1 29

Indhold Problemstilling... 2 Solceller... 2 Lysets brydning... 3 Forsøg... 3 Påvirker vandet solcellernes ydelse?... 3 Gør det en forskel, hvor meget

Øvelse i kvantemekanik Måling af Plancks konstant

Et CAS program til Word.

Positivlisten. Ra værdi Farve Vurdering >= 80 Grøn God ifølge EU QC Orange Acceptabel < 65 Rød Ikke god

Differentialregning. Ib Michelsen

Bestemmelse af kroppens fysiske tilstand

Undervisningsbeskrivelse

Transkript:

Forsøg del 1: Beregning af lysets bølgelængde Formål Formålet med denne forsøgsrække er, at vise mange aspekter inden for emnet lys med udgangspunkt i begrænset materiale. Formålet med forsøget er at beregne bølgelængden på forskellige laserfarver. Teori Lys kan som vi allerede ved beskrives som bølger. Derfor har de forskellige farver lys også en bestemt bølgelængde og frekvens. I tabellen neden for her kan du se sammenhængen mellem bølgelængde og frekvens for de forskellige farver: Lysets frekvens nævnes ofte i tabeller som THz THz står for tera hertz og er 10 12 Hz = 1 000 000 000 000Hz (en billion) Vi nævner ofte bølgelængde for lys i nanometer, som er 1 milliontedel af en mm 1nm = 1 1.000.000 mm Du skal finde målene i mm, og til sidst gange med 1.000.000, så du får resultatet i nanometer. Optisk gitter Formel λ = x d L Et optisk gitter er en plade hvor der er lavet en række spalter. Der står på det optiske gitter hvor mange linjer der er udskåret pr. millimeter. Side 1 af 9

Gitterkonstanten er et mål for hvor mange linjer der er pr. millimeter og er altid skrevet som en brøk. Er der 300 linjer i gitteret er gitter konstanten 1/300mm Forsøgsopstilling Materialer og udstyr Lasere (rød, grøn violet) I skal nok låne lasere fra hinanden undervejs Optisk gitter Stativ til at montere laser Billedet herunder viser forsøgsopstillingen: x d Øvelsesvejledning Først monteres en laser i et stativ. Laseren skal lyse igennem et optisk gitter for derefter at ramme en hvid overflade. Men hjælp fra tegningen ovenfra skal måle værdien x og værdien L d som er gitterkonstanten aflæses på gitteret og skrives ind som brøk. VIGTIG: lav meget præcise målinger.. Side 2 af 9

Resultat og efterbehandling Skriv målingerne ind i nedenstående skema Laserfarve x L d Grøn Rød Violet Hvor: x er afstanden mellem to lysprikker målt i mm. (afstand mellem 0. orden og 1. orden.) d er gitterkonstanten. Altså afstanden mellem to gitterspalter. Er der fx 300 linjer/mm er gitterkonstanten! mm, som skrives ind i formlen.!"" L er afstanden fra gitteret til væggen, målt i mm. Lav udregning af bølgelængden for de tre lasere: Grøn laser: λ = x d L = Rød laser: λ = x d L = Violet laser: λ = x d L = Skriv resultatet af beregningen ind i skemaet og noter den teoretiske bølgelængde. Laserfarve Beregnet λ Teoretisk λ Grøn Rød Violet Den teoretiske bølgelængde står enten på laseren, eller er intervallet for farven. Find den i teoriafsnittet. Side 3 af 9

Forsøg del 2: Beregning af lysets frekvens Formålet med forsøget er at finde frekvensen for laserlysene. Vi har i forsøg 1 beregnet bølgelængden på 3 laserfarver. Vi kan nu finde frem til, hvor mange perioder/svingninger lysbølgerne foretager på 1 sek. altså frekvensen. Vi bruger bølgeformlen: ν = f λ Hvor.. v er bølgeudbredelseshastigheden målt i m/s f er frekvensen Hz målt i s -1 λ er bølgelængden målt i m Hvad kender vi?.. lyset bevæger sig tilnærmelsesvis 300.000km/s, så vi kender udbredelseshastigheden for lys, og vi har i forsøg 1. beregnet bølgelængden. Så vi omskriver formlen til: f = v λ MEN da hastigheden for lyset er i enheden km/s, og bølgelængde er i enheden meter, skal vi først lave om til en fællesenhed, som her er meter. Eks. for den blå laser med bølgelængde 475nm (aflæst i skema) f =!"".!!!!"/!!"#!" vi omskriver og får f =!"".!!!.!!!!/!!.!!!!!!"#$! eller f =!!"!!/!!"#!"!!! S!! (Hz) Frekvensen = 6, 3 10 14 Hz Eller = 631.578.947.368.421 gange i sekundet. (hvad hedder tallet?) Side 4 af 9

Lav evt. en ny kolonne i dit første skema, hvor du skriver frekvensen ind. Laserfarve x d L Beregnet λ Teoretisk λ Frekvens Grøn Rød Violet I skemaet på side 5 i lyskompendiet kan du aflæse, om du har beregnet rigtig. Enheden i skemaet står i THz (Terahertz, som svarer til 1000GHz, som er 1.000.000.000.000 gange i sek.) Side 5 af 9

Forsøg (3) Formålet med forsøget er at bestemme, hvor meget energi de forskellige farvers lyspartikler (fotoner) indeholder. Energien for et foton regner vi i elektronvolt. (ev) Formlen for elektronvolt er ev = H f Hvor.. H er Plancks konstant. Som er tallet 4,136 10!!" ev s Du behøver ikke vide noget om denne værdi, men er du alligevel nysgerrig så tjek nettet. https://da.wikipedia.org/wiki/plancks_konstant Vi indsætter vores tal for frekvens og får ev = 4,136 10!!" 6,3 10!" ev = 2,6 Denne energimængde har det blå lys Vi betegner tit energi i joule (J) 1 ev = 1,6002 10-19 J, altså en ufattelig lille mængde energi. Skriv gerne resultat og udregninger op i et skema, for at give overblik Laserfarve Frekvens ev Grøn Rød Violet Side 6 af 9

Forsøg (4) Formålet med forsøget er at bestemme, mellem hvilke 2 skaller elektronen udfører sit spring, og hvilken farve det giver. Kort teori: Der er potentiel energi i elektronerne. Jo større skalnummer des højere energiniveau. Skal nr. 1 har energiniveau 0, og indeholder ingen Epot. Der kan ikke være elektroner i et højere skalnummer, hvis der mangler elektroner i et mindre skalnummer. Skal nummer 3, skal være fyldt ud, før der kan være elektroner i skal nr. 4. Figur 1: 1. En hurtig elektron slår en elektron ud af K-skallen (inderste skal, nr. 1) 2. En elektron fra L-skallen, udfylder hullet og udsender den overskydende energi som en foton. (måske synligt lys) Fig. 1. Figur 2: Vi ser her at et spring fra skal nr. 4 til skal nr. 2 giver grønt lys og et spring fra skal nr. 3 til skal nr. 2 giver rødt lys. Fig. 2. Side 7 af 9

Men lad os se på lidt beregning. Niels Bohr står bag opdagelsen af formlen Em En = fotonens energi. Em er energien for den yderste skal i beregningen, og En er energien for den inderste skal i beregningen. For at beregne energien for de forskellige skaller bruger vi denne formel, hvor m = 1 og n = skalnummer 1-7 E = 13,60 (!!!!!! ) ev Eks 1: Energi for skal nr. 2 E = 13,60 1 1! 1 2! E = 10,2 Find energien for skallerne herunder. Energi i skal nr. 1 = 0eV Energi i skal nr. 2 = 10,2 ev Energi i skal nr. 3 = Energi i skal nr. 4 = Energi i skal nr. 5 = Energi i skal nr. 6 = Energi i skal nr. 7 = Beregn nu energiforskellen i elektronspring, hvor skal nummer 2 altid er den inderste. Em En = fotonens energi Side 8 af 9

Elektronspring Em En Energiforskel (fotonens energi) Fra 3 til 2 Fra 4 til 2 Fra 5 til 2 Fra 6 til 2 Fra 7 til 2 Lysets farve Slutkonklusion Vi startede med en laser og en formel. Vi fandt bølgelængden, herefter frekvensen. Med disse, samt hastigheden for lysets bølgeudbredelse, kunne vi bestemme farvernes energi. Vi så at lyset er fotoner, som udsendes som energibundter, udsprunget af den overskydende energi, når der sker et elektronspring. Forskellen mellem disse spring, svarer til energien i farvernes lys. Vi kan nu bestemme, ved hvilket elektronspring farverne opstår ud fra. Side 9 af 9