Twoim zadaniem jest zaplanowanie i opisanie doświadczenia mającego na celu wyznaczenie grubości ludzkiego włosa. Musisz do niego wykorzystać wskaźnik i taśmę mierniczą. Finalnie, musisz opracować wyniki swoich pomiarów i porównać je do danych z wybranych źródeł informacji.

Cel doświadczenia: Wyznaczenie grubości włosa poprzez obserwację dyfrakcji światła.

1. Przygotowanie doświadczenia:

Potrzebujesz: wskaźnik laserowy, ludzki włos, kartonik z małym otworem, taśma miernicza, stabilna podpórka.

Co zrobić: Przyklej włos w poprzek otworu w kartoniku, aby był równo naciągnięty przez środek otworu.

2. Przeprowadzenie doświadczenia:

Ustawienie: Umieść kartonik na podpórce tak, abyś mógł skierować na niego promień lasera.

Co zrobić: Świeć laserem na włos, tak aby światło przechodziło przez otwór w kartoniku.

Obserwacje: Za kartonikiem zauważysz prążki – są to efekty dyfrakcji światła na włosie. Zmierz odległość między prążkami oraz odległość od kartonika do powierzchni, na której widzisz prążki.

3. Analiza wyników:

Zastosuj równanie: Używając równania dyfrakcji Younga dla pojedynczej szczeliny $\text{[math]}$ , gdzie $\text{[math]}$ to długość fali lasera, $\text{[math]}$ to grubość włosa, $\text{[math]}$ to odległość między prążkami, a $\text{[math]}$ to odległość od włosa do powierzchni, na której widziałeś prążki.

Wyznacz grubość włosa: Oblicz wartość $\text{[math]}$ , korzystając z powyższego równania.

4. Weryfikacja wyników:

Poszukaj danych: Znajdź typową grubość ludzkiego włosa w literaturze lub w zaufanych źródłach internetowych.

Porównanie: Sprawdź, czy Twój wynik jest zbliżony do wartości literaturowej.

5. Wnioski:

Czy doświadczenie się udało? Jeśli Twoje wyniki są zbliżone do literaturowych, doświadczenie było udane.

Analiza błędów: Jeśli wyniki różnią się, zastanów się, co mogło wpłynąć na różnice. Czy promień lasera był wystarczająco wąski? Czy włos był równo naciągnięty? Czy dokładnie zmierzyłeś odległości?

Aby zrozumieć, jak działa to doświadczenie, warto najpierw zapoznać się z podstawami dyfrakcji światła. Dyfrakcja to zjawisko zakrzywiania się fal wokół przeszkód lub rozchodzenia się fal przez szczeliny. W przypadku naszego doświadczenia włos będzie działał jak taka "przeszkoda", zakrzywiając światło laserowe przechodzące obok niego.

Gdy świecisz laserem na włos przyklejony do kartonika, za kartonikiem zaobserwujesz prążki świetlne. Te prążki są wynikiem interferencji światła zakrzywionego przez włos. Odległość między tymi prążkami i odległość od włosa do powierzchni, na której widzisz prążki, pozwolą Ci na obliczenie grubości włosa.

Kluczowy jest tutaj wzór dyfrakcji Younga dla pojedynczej szczeliny. Umożliwia on wyznaczenie grubości włosa (działającego jak "szczelina"), bazując na odległości między prążkami i odległości od włosa do powierzchni obserwacji.

Po dokonaniu pomiarów i obliczeniach warto porównać uzyskany wynik z danymi literaturowymi. W ten sposób możesz ocenić dokładność doświadczenia i zastanowić się nad ewentualnymi błędami.