Experiment: Messung der Wellenlänge von rotem Licht - Experiment
Cover
Aufgabenstellung
Erzeuge mit Hilfe eines optischen Gitters Beugungsspektren und ermittle die Wellenlänge von rotem und grünem Licht.
Vorbetrachtungen
Theoretische Grundlagen
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
Verwendete Geräte
- 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
Für Lehrkräfte
Methodische Hinweise
Bemerkungen
Durchführung
Beschreibung der Versuchsdurchführung
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
Video
Link: YouTube:Experiment: Messung der Wellenlänge von rotem Licht - Experiment
| 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
Dia: grün, Plastik
Dia: rot, Glas
Dia: rot, Plastik
Dia: blau, Plastik
Auswertung
Messwertaufnahme
Messwerte des roten Lichts
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
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
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
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
Fehlerbetrachtung
systematische Fehler
- Messfehler durch Plastikdias, da diese breite Lichtspektren durchlassen
- Grünes Licht ist kaum erkennbar und ergibt ein Mischlicht, welches schwer zu messen ist
zufällige Fehler
- Lichtschwankungen in der Umwelt bei Messwertaufnahme