Experiment: Messung der Wellenlänge von rotem Licht - Experiment

Aus Ecole Science
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Cover[Bearbeiten]

90.jpg

Aufgabenstellung[Bearbeiten]

Erzeuge mit Hilfe eines optischen Gitters Beugungsspektren und ermittle die Wellenlänge von rotem und grünem Licht.

Vorbetrachtungen[Bearbeiten]

Theoretische Grundlagen[Bearbeiten]

Das Experiment zur Beugung am optischen Gitter liefert nicht nur den überzeugenden Nachweis der Interferenzfähigkeit des (sichtbaren) Lichts und damit seinen Wellencharakters, sondern es ist auch gut geeignet die Wellenlänge für ausgewählte Farben des Spektrums zu bestimmen. Und darüber hinaus kann es im starken Maße der Motivierung dienen, denn viele Schüler werden beeindruckt sein, dass hier mit einfachen Mitteln so kleine physikalische Größen recht genau bestimmt werden können.

Versuchsaufbau/Schaltplan[Bearbeiten]

3045C64B-528E-4D4C-BD90-6D05F5786CC3.jpeg

Verwendete Geräte[Bearbeiten]

  • Stromversorgungsgerät
  • Stromkabel
  • optische Bank
  • Lineal/ Maßband
  • Leuchtbox
  • weißer Schirm
  • Linse +100
  • Linse +50
  • Dias grün und rot
  • Fassung mit Skala
  • 2x Blendenhalter
  • Optischer Reiter
  • Dia 80 Lines/mm
  • Dia mit einem Schlitz

Formel[Bearbeiten]

8EE893B4-DE86-445E-B401-480523CAAEB5.jpeg

Für Lehrkräfte[Bearbeiten]

Methodische Hinweise[Bearbeiten]

Bemerkungen[Bearbeiten]

Durchführung[Bearbeiten]

Beschreibung der Versuchsdurchführung[Bearbeiten]

Auf der optischen Bank wurden zunächst die Linsen auf einen Abstand eingestellt, sodass auf dem weißen Schirm ein scharfes Bild erstanden ist. Der Abstand der Linsen zur Leuchte betrug bei Linse 1 (+100) 12cm, bei der Fassung mit Skala 19cm und bei Linse 2 (+50) 26cm. Der Schirm wurde im Abstand von 50cm zur Leuchtbox aufgestellt. Es wurden jeweils verschiedene Dias in den Farben rot, grün und blau vor das Licht geklemmt, diese erzeugten ein Farbspektrum auf dem Schirm. Die Wellenlänge wurde mit Hilfe eines weiteren Lineals am Schirm gemessen, dabei wurde jeweils eine Einheit (e) von mittleren Lichtstrahl aufgenommen und anschließend zwei Einheiten (2e).

Beobachtung/Messwertaufnahme[Bearbeiten]

Video[Bearbeiten]

Link: YouTube:Experiment: Messung der Wellenlänge von rotem Licht - Experiment

Informationen zum Video
Experiment Nr.: 90
Veröffentlicht am: 27.12.2018
Dateiname: 90.mp4
Länge:
Maximale Dateigröße:
Videoqualität: SD, HD, 2k
Lizenz: CC0 1.0 Universell (CC0 1.0) Public Domain Dedication

Weitere Fotos[Bearbeiten]

F1FCDA28-D9FB-49EA-B552-C4B564E830FC.jpeg Dia: grün, Plastik

54856FC4-BE5D-4359-92FC-710A4F773D17.jpeg Dia: rot, Glas

4BC847B8-00B1-4C44-90F2-2F41D21195DA.jpeg Dia: rot, Plastik

75A5C65F-264A-4EC4-A5C6-24F1646750E6.jpeg Dia: blau, Plastik

Auswertung[Bearbeiten]

Messwertaufnahme[Bearbeiten]

Messwerte des roten Lichts[Bearbeiten]

Dia aus Glas

l in cm e in cm 2e in cm lambda in nm
24 1,2 2,4 625
19 1,0 1,9 657
14 0,7 1,4 625

Messwerte des grünen Lichts[Bearbeiten]

Dia aus Plastik

l in cm e in cm 2e in cm lambda in nm
24 1,0 2,0 521
19 0,8 1,6 526
14 0,6 1,1 536

Messwerte des blauen Lichts[Bearbeiten]

Dia aus Plastik

l in cm e in cm 2e in cm lambda in nm
24 0,9 1,7 470
19 0,7 1,3 461
14 0,5 0,8 446

Erklärung[Bearbeiten]

Die Wellenlänge setzt sich zusammen aus der Gitterkonstante multipliziert mit dem Abstand der ersten Maxima voneinander (e) in mm und das wiederum dividiert durch den Abstand des Schirms vom Gitter in mm. Durch die Messung der Werte lässt sich dann die Wellenlänge berechnen. Die Wellenlänge ist nahezu konstant bei den jeweiligen Farben der Dias. Bei grünem Licht liegt die Wellenlänge in unserem Versuch bei ca. 530 nm, die übliche Wellenlänge von grünem Licht liegt bei 490-575 nm. Auch bei dem blauen Licht mit einer Wellenlänge von ca. 450 nm befindet dies im durchschnittlichen Rahmen von 380-495 nm. Die übliche Wellenlänge von rotem licht hingegen beträgt zwischen 650 und 750 nm, in unserem Versuch liegt diese mit ca. 630 nm knapp darunter.

Beispielrechnung[Bearbeiten]

7B002E3D-03F1-4F0C-9C03-B83CB0262513.jpeg

Fehlerbetrachtung[Bearbeiten]

systematische Fehler[Bearbeiten]

  • Messfehler durch Plastikdias, da diese breite Lichtspektren durchlassen
  • Grünes Licht ist kaum erkennbar und ergibt ein Mischlicht, welches schwer zu messen ist

zufällige Fehler[Bearbeiten]

  • Lichtschwankungen in der Umwelt bei Messwertaufnahme