Порядок выполнения работы

Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки

Выполнил студент гр. __________ Ф.И.О ________________________

Проверил _________________ дата ___________

Цель работы: изучение явления дифракции и определения длины волны света.

Схема установки

Установка для наблюдения дифракционной картины состоит из деревянной рейки, на которой укреплена дифракционная решётка ДР. По рейке перемещается щиток Щ с узкой щелью и линейкой с миллиметровой шкалой. Роль линзы выполняет хрусталик глаза ХР. Изображение щели образуется на сетчатке глаза СГ и наблюдается на фоне миллиметровой шкалы. Размерами глазного яблока и расстоянием от глаз до решётки можно пренебречь по сравнению с расстоянием от щели до решётки L. Щель освещается электрической лампочкой Л. Если смотреть на освещённую светом щель через дифракционную решётку, то кроме центрального Ц изображения щели в белом свете по обе стороны видны её симметричные радужные изображения РИ (спектры). Угол дифракции определяется по положению дифракционного максимума на миллиметровой шкале.

Из геометрических построений ясно, что , где l-расстояние от центрального изображения щели (k = 0) до одного из боковых изображений; L– расстояние от решётки до щели. Учитывая, что для малых углов дифракции, получим (1)

Используя формулу (1) и условие главного максимума интенсивности света, прошедшего сквозь решетку ,

где – постоянная решетки (или другое название – период решетки) – номер или порядок максимума, получим выражение для вычисления длины волны λ, в котором все величины легко измеряются на установке: (2)

Порядок выполнения работы

1. Включите установку в сеть.

2. Приблизив глаз к дифракционной решётке, направьте прибор на источник света так, чтобы были видны по обе стороны от щели на щитке дифракционные спектры 1-го и 2-го порядков.

3. Замерьте расстояние L- от щитка до дифракционной решётке .

4. Замерьте расстояние l – от середины центрального максимума до середины максимума первого порядка синего цвета.

5. По формуле (2) вычислите длину волны синего цвета.

6. Опыт проделайте для второго порядка синего цвета. Полученные данные занесите в таблицу.

7. Аналогичные измерения проведите для желтого, зеленого и красного цветов по указанию преподавателя.

8. Рассчитайте отклонение от среднего и занесите в таблицу.

L = 25 см , с = 10^-5м

Контрольные вопросы.

1. Что такое дифракция? В каких конкретных явлениях она проявляется?

2. Как формулируется принцип Гюйгенса-Френеля?

3. Что такое главные максимумы? Как они возникают?

4. Что такое дифракционные минимумы? Какова их природа?

5. Что происходит с дифракционной картиной при увеличении числа щелей N? (Пояснить графически).

6. Что такое дифракционная решетка? Как она изготавливается?

7. как записать и объяснить формулу главных максимумов (формулу дифракционной решетки)?

8. Какая картина наблюдается на экране при освещении решетки белым светом, светом ртутной лампы?

9. Начиная с какого порядка m перекрываются дифракционные спектры видимого света?

10. Какова роль линзы зрительной трубы в образовании дифракционной картины? Можно ли линзу заменить глазом?

11. На каком расстоянии от линзы зрительной трубы следует установить экран для наблюдения дифракционной картины?

12. Какое применение имеет дифракция в науке и технике?

13. Объясните возникновение белой полосы в центре дифракционной картины при освещении белым светом.

14. Каков порядок следования цветов в дифракционных спектрах?

Литература.

1. Савельев И.В. Курс физики. Т.2 - М., Наука, 1989. Пар. 90,91,93,94.

2. Бутиков Е.И. Оптика. - М.5 Высшая школа, 1986. Пар. 6.1, 6.3,6.5.