Natürliches Licht und Farbfilter

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1 4. Versuchsdurchführung 4.1. Bestimmen der Gitterkonstante abor zum Physikalisches Praktikum Natürliches icht und Farbfilter Die Entfernung zwischen Gitter und Intensitätsmeßgerät beträgt 1,20m. Der Abstand zwischen den Helligkeitsmaxima 1. und 2. Ordnung beträgt 0,842m / 3. Messung und Beobachtung mit und ohne Filter Beobachtung ohne Filter: Sichtbares Spektrum mit fließenden Übergängen: violett, blau, grün, gelb, orange, rot, dunkelrot. Beobachtung beim orangenen Filter: Der Gesamteindruck des Spektrums war etwas dunkler. Der kurzwellige sichtbare ichtbereich (violett und blau) war nicht zu sehen. Vom schwarz ist ein markant harter Übergang zum grünen Spektrum. Beobachtung beim grünen Filter: Der Gesamteindruck des Spektrums war dunkler, als der vom orangenen Filter. Das rote Spektrum ist kürzer und hat einen weichen Übergang ins schwarz. 5. Auswertung 5.1. Die Gitterkonstante Die Gitterkonstante ergibt sich aus folgender Formel: λ r x = 632,8 nm = 1,2 m = 0,842m D = λ r x + 1 = 632, Relative spektrale Verteilung 2 Wellenlänge des asers EntfernungGitterund Schirm Abst. zw. NullpunktundPunkt 1. Ordnung 1,2m 0,482m + 1 = 1697,77 Die relative spektrale Verteilung ist in der Tabelle 2 auf Seite 4 zusammengefaßt Transmissionsgrad der Filter Ciaglia, Daniel D2 Ti 1 Blohm, Friedemar Gruppe:8 Nabbefeld, Jan 11. Juni 2001 Der Transmissionsgrad des Oranger Filter (Tabelle 3) befindet sich auf Seite 5 und der Transmissionsgrad des grüner Filter (Tabelle 4) ist auf Seite 6 zusammengefasst. Seite 1 Seite 2

2 Tabelle1 Messwerte und Wertetabellen Die konstanten Werte: Abst. Gitter - Schirm / in cm 120 Gitterkonstante / in nm 1698 Ort des weißen Bildes / in cm 10 zur Kontrolle der Eingabe "S-rel" ohne Filter oranges Filter grünes Filter spektrale Ort/ cm Int.1 Int. 2 Int.1 Int. 2 Int.1 Int. 2 Wellenlänge Empf./ Srel Streu , ,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 Seite 3

3 Tabelle2 Die relative spektrale Verteilung Wellenlänge mittl. Intens. Korr.- Faktor korr. Intens. rel. Verteil. glatt - Vert ,50 6,08 106,4 0,04 0, ,00 5,32 249,8 0,10 0, ,00 4,50 539,5 0,21 0, ,00 3,78 943,9 0,37 0, ,00 3, ,5 0,50 0, ,00 2, ,7 0,63 0, ,50 2, ,3 0,75 0, ,00 2, ,5 0,86 0, ,50 2, ,7 0,91 0, ,00 1, ,1 0,95 0, ,50 1, ,2 0,99 0, ,00 1, ,9 1,00 1, ,50 1, ,2 1,00 1, ,00 1, ,4 0,99 0, ,50 1, ,4 0,98 0, ,00 1, ,3 0,94 0, ,00 1, ,8 0,88 0, ,00 1, ,0 0,83 0, ,00 1, ,3 0,75 0, ,00 1, ,9 0,71 0, ,50 1, ,9 0,73 0, ,50 1, ,5 0,70 0, ,50 2, ,2 0,67 0, ,00 2, ,5 0,64 0, ,00 2, ,5 0,68 0,67 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Maximum: Faktor 2.Ord 0,5 2554,2 Seite 4

4 Tabelle3 Transmission des orangenen Filters Wellenlänge Int. I0 (ohne) Int. I1 (mit) Transmiss. glatt Trans ,50 6,00 34,29 33, ,00 5,50 11,70 14, ,00 2,50 2,08 2, ,00 1,00 0,40-0, ,00-5,00-1,22-2, ,00-29,50-5,03-9, ,50-16,00-2,08 11, ,00 633,50 65,38 54, , ,50 89,71 89, , ,00 91,53 93, , ,00 91,63 91, , ,50 91,79 91, , ,00 92,23 91, , ,00 91,61 91, , ,50 91,48 91, , ,50 91,33 91, , ,00 91,91 91, , ,50 91,67 91, , ,50 91,60 91, , ,50 90,75 91, , ,50 91,04 90, ,50 968,00 91,11 91, ,50 892,50 91,21 91, ,00 828,50 91,55 91, ,00 818,50 90,94 91,07 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00-20,00 Seite 5

5 Tabelle4 Transmission des grünen Filters Wellenlänge Int. I0 (ohne) Int. I1 (mit) Transmiss. glatt Trans ,50 4,00 22,86 22, ,00 10,50 22,34 23, ,00 37,00 30,83 28, ,00 87,00 34,80 37, ,00 210,50 51,34 49, ,00 355,50 60,67 60, ,50 463,00 60,09 58, ,00 441,00 45,51 46, ,50 326,00 29,17 29, ,00 201,50 16,25 16, ,50 119,50 8,89 8, ,00 79,00 5,57 5, ,50 65,00 4,41 4, ,00 53,00 3,56 3, ,50 46,00 3,13 3, ,00 40,00 2,81 2, ,00 34,50 2,54 2, ,00 30,50 2,36 2, ,00 27,00 2,21 1, ,00 16,50 1,45 2, ,50 75,00 6,65 5, ,50 78,00 7,34 7, ,50 67,50 6,90 6, ,00 57,50 6,35 6, ,00 60,00 6,67 6,46 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Seite 6

6 5.2. Bewertung der Ergebnisse Der Kurvenverlauf ist aufgrund der nachfolgenden Fehlerbehandlung nicht kontinuierlich, sondern hat deutliche Dellen vorzuweisen. Besonders im infrarotem Spektrum (über 800nm) ist ein kurzer Haltepunkt mit nachfolgenden Sprüngen in dem Diagramm zu erkennen. Die Abweichungen der gemessenen Werte zum "schwarzen Strahler" können mehrere Ursachen haben. - das zur Emission angeregte Material - Ablese- und Meßfehler - ungleichmäßige Streustrahlung (zwischen Wolframlampe und Spalt kann icht auf die Meßfläche fallen) - Der aborraum war aufgrund der wechselnden Sonneneinstrahlung ungleichmäßig hell - sonstige nicht ohne weiteres erkennbare Strahlung (z.b. infrarote Strahlung) Die maximale Emission der ampe liegt laut Meßwertberechnung bei einer mittlere Wellenlänge von 675nm (siehe Tabelle 2). Da das emittierende Material eine Metallverbindung ist und der Emissionskoeffizient bei realen Metalloberflächen kleiner als 1 ist (für ideal "schwarze Strahler" gleich 1) und Meßfehler zu berücksichtigen sind, kann hier eine ideale Wellenlänge von 808nm nicht erreicht werden. Die spektrale Abhängigkeit der Transmissionsgrade der Filter ist leicht aus den Diagrammen oder den Wertetabellen herauszulesen. Die Werte des orangenen Filter steigen erst ab dem Datenpunkt nach 537nm in den positiven Bereich, so daß der blaue sichtbaren Spektralbereich gefiltert wird. Das orange gefilterte sichtbare ichtspektrum ist somit mit einer scharfen Kante vom schwarz ins klare grün (ca. 530nm) dann gelb, orange, rot zum dunkelrot sichtbar. Aufgrund des Streu- und Restlichtes, welches von dem nicht absolut abdunkelbaren Raum verursacht wurde, ist der kaum wahrnehmbare violette ichtbereich meßbar, aber auf den ersten Blick nicht sichtbar gewesen. Der Transmissionswert des grünen Filters sinkt bei 675nm (rot) unter 4,23 und nähert sich kontinuierlich bis zu 818nm an den Wert 1,45 an. Danach steigt er nur leicht im infraroten Wellenbereich wieder an. Das grün gefilterte icht unterdrückt größtenteils mit einem weichen Übergang den dunkelroten (über 700nm) sichtbaren ichtbereich. Dieses sichtbare ichtspektrum verläuft vom violett ins blau, grün, gelb, orange bis zum deutlich kleinerem (als ungefiltertem) roten sichtbaren Spektralbereich. Seite 7