50065

Дослідження дифракції Фраунгофера на одній щілині

Лабораторная работа

Физика

Прилади і обладнання Гелій неоновий HeNе лазер типу ЛГ56 розсувна щілина екран з масштабною шкалою фотодіод механізм переміщення фотодіода пристрій для реєстрації електричного сигналу з фотодіода Опис установки Оптична схема установки для спостереження дифракції Фраунгофера від однієї щілини у світлі лазера наведена на рис. Результат дифракції у вигляді періодичного розподілу інтенсивності світла спостерігається на екрані 3 який розміщений на відстані l b2 від щілини 2 довжина хвилі випромінювання...

Украинкский

2014-01-15

1.37 MB

6 чел.


Лабораторна робота № 6

Дослідження дифракції Фраунгофера на одній щілині

Мета роботи

Дослідження дифракції Фраунгофера і встановлення закономірності розподілу інтенсивності лазерного випромінювання в дифракційній картині від вузької щілини

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явищ інтерференції світла (§2.1.1) і дифракції світла (§2.2.1); вміти описати дифракцію Фраунгофера на одній щілині (§2.2.3)

Прилади і обладнання

Гелій – неоновий (He–Nе) лазер типу ЛГ–56, розсувна щілина, екран з масштабною шкалою, фотодіод, механізм переміщення фотодіода, пристрій для реєстрації електричного сигналу з фотодіода

Опис установки

Оптична схема установки для спостереження дифракції Фраунгофера від однієї щілини у світлі лазера наведена на рис. 1.

Паралельний пучок світла від He-Ne-лазера 1 падає нормально на щілину 2. Результат дифракції у вигляді періодичного розподілу інтенсивності світла спостерігається на екрані 3, який розміщений на відстані l>b2/ від щілини 2 ( довжина хвилі випромінювання лазера;  – ширина щілини).

Фотодіод 4 можна механічно переміщати горизонтально в межах 100 мм в обидва боки від його середнього положення за допомогою мікрометричного гвинта. Для реєстрації переміщення фотодіода до направляючих механічного вузла, який містить мікрометричний гвинт, прикріплена масштабна лінійка з ціною поділки 1 мм. 

1 НеNe лазер типу ЛГ56; 2 розсувна щілина; 3 екран з міліметровою шкалою;

4 фотодіод; 5 пристрій для реєстрації електричного сигналу з фотодіода; 6 блок живлення лазера.

Загальний вигляд лабораторної установки зображено на рис. 2.

Послідовність виконання роботи

  1.  Скласти оптичну схему у такій послідовності: лазер 1, розсувна щілина 2, екран 3. Щілину розмістити на відстані l~ 0,20 м від лазера, екран – майже на краю оптичної лави (див. рис. 2).
  2.  Увімкнути блок живлення 6 лазера 1 в мережу 220 В і після ~ 5 хв прогріву лазера натиснути кнопку “Випромінювання”. При цьому появиться лазерний промінь. УВАГА! Із–за використання високої напруги в лазері (до 5000 В) слід бути гранично уважним і акуратним при виконанні роботи: така напруга небезпечна для життя.
  3.  Встановити щілину 2 таким чином, щоб пучок випромінювання від лазера 1 падав перпендикулярно на щілину і симетрично перекривав її.
  4.  Змінюючи мікрометричним гвинтом ширину  щілини 2, отримати на екрані 3 чітку дифракційну картину. При цьому, відстань між мінімумами першого порядку повинна бути не менше 10 мм. УВАГА! Ні в якому разі не зводити мікрометричний гвинт до нуля – це веде до виходу з ладу щілини.

Рис. 2

1 HeNeлазер типу ЛГ 56 з довжиною хвилі випромінювання =0,63 мкм; 2 розсувна щілина; 3 екран з міліметровою шкалою; 4 фотодіод ; 5 пристрій для реєстрації електричного сигналу з фотодіода; 6 блок живлення лазера; 7 механічний вузол переміщення фотодіода.

  1.  За показами мікрометричного гвинта визначити ширину b щілини, виміряти відстань l від щілини 2 до екрана 3, а також відстані між першими , другими , третіми  і т.д. дифракційними мінімумами. Результати вимірювань записати в таблицю 1.
  2.  Розмістити на місці екрана 3 фотодіод 4 на рівні дифракційної картини.
  3.  Увімкнути пристрій 5, який призначений для реєстрації електричного сигналу з фотодіода 4 в мережу 220 В. Виміряти темновий струм  фотодіода .

Таблиця 1

№ з/п

1

2

3

сер.

хххх

  1.  Переміщаючи фотодіод 4 за допомогою мікрометричного гвинта вздовж дифракційної картини, зняти покази фотоструму  в прямому і зворотному напрямках переміщення фотодіода. Вимірювання фотоструму  проводити через 1 мм переміщення фотодіода. У випадку необхідності чутливість мікроамперметра змінити. Найменший відлік повинен відповідати не менше п’яти поділкам шкали мікроамперметра. Результати вимірювань записати в таблицю 2.
  2.  Побудувати графік розподілу інтенсивності світла  в дифракційній картині. При побудові графіка вважати, що інтенсивність світла є пропорційною до величини фотоструму  (врахувати значення темнового струм ). Значення  при малих кутах дифракції  ( відстань між положенням нульового максимуму і точкою на екрані, для якої робиться відлік фотоструму).
  3.  Проаналізувати графік залежності  та порівняти його з теоретичним графіком , наведеним на рис. 2.11 (§2.2.3). Зробити висновки.

  Таблиця 2

№з/п

1

2

3

4

5

6

7

20

Контрольні запитання

  1.  Що таке дифракція світла?
  2.  Чим відрізняється дифракція Фраунгофера від дифракції Френеля?
  3.  При якій умові будуть спостерігатися дифракційні максимуми і мінімуми у випадку дифракції Фраунгофера на одній щілині?
  4.  Промені якої довжини хвилі при дифракції на одній щілині відхиляються від початкового напрямку поширення найбільше?
  5.  Як розподіляється інтенсивність світла по дифракційним максимумам при дифракції Фраунгофера на одній щілині?
  6.  Яка картина буде спостерігатися на екрані, якщо ширина щілини , >>?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5342. Разработка комплексного проекта свиноводческой фермы с годовой производительностью 25 000 ц свинины в живой массе 278.5 KB
  Введение. Свиноводство имеет большое народно-хозяйственное значение. На долю его приходится свыше 20% валовой продукции животноводства и 10% всей продукции сельского хозяйства. Высокая плодовитость свиней, короткий эмбриональный период, скороспелост...
5343. Комплексная оценка метеорологической обстановки по заданной воздушной трассе 76 KB
  Оценка характера синоптической обстановки. В районе ИПМ (Берлин) находится неустойчивая холодная воздушная масса. Берлин находится в тыловой части циклона, в центре которого давление 990. Далее маршрут проходит через холодный фронт, далее тёплый...
5344. Микропроцессорное устройство Измерения частоты вращения ротора двигателя 99 KB
  Объектом проектирования является измеритель частоты вращения ротора двигателя. Цель работы – создание микропроцессорного комплекса измерения частоты вращения ротора двигателя . В результате проектирования разработана принципиальная...
5345. Работа со списками в MS EXCEL 206.5 KB
  Работа со списками в MS EXCEL Цель: Приобрести навыки поиска и агрегирования данных в списке. Краткая теория Компьютерные информационные технологии широко используются для анализа данных и подготовку управленческих решений на основе экономико ...
5346. Финансовый анализ. Технология подбора параметра 196.5 KB
  Финансовый анализ. Технология подбора параметра Цель работы: приобрести навыки решения задач финансового менеджмента с использованием встроенных функций MS Excel. Краткая теория ФИНАНСОВЫЕ ФУНКЦИИ В MS Excel встроен ряд функций, позволяющий...
5347. Работа с базами данных в MS EXCEL 55.5 KB
  Работа с базами данных в MSEXCEL Цель: Приобрести навыки использования встроенных функций МS Ехсеl для работы со списками. Краткая теория Информационная технология обработки данных в информационных системах предполагает их хранение и обработку...
5348. Информационная технология поиска решения 89 KB
  Информационная технология поиска решения Цель работы: ознакомиться со средствами поиска решения MS Excel на примере задач линейного программирования. Краткая теория Методы линейного программирования эффективно используются для решения задач опт...
5349. Частотный анализ в среде MS Excel 108 KB
  Частотный анализ в среде MS Excel Цель работы: Приобрести навыки решения задач частотного анализа с помощью функции рабочего листа анализа MS Excel. Краткая теория При анализе экономических показателей часто возникает вопрос, как часто вст...
5350. Кензо Тангэ. Жизнь и творчество 155.5 KB
  Едва ли не известнейшим именем в японской архитектуре является Кензо Тангэ. Кендзо Танге родился 4 ноября 1913 года в городе Имабари (префектура Эхимэ на острове Сикоку). Школьные годы его прошли в Хиросиме. На архитектурный факультет Токийского уни...