50065

Дослідження дифракції Фраунгофера на одній щілині

Лабораторная работа

Физика

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. 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

5 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

31617. ГАРЯЧКА 74.5 KB
  Температура тіла безумовно не може служити в цьому розумінні універсальним критерієм однак не залежне від зовнішньої температури “саморозігрівання†організму супроводжує багато різноманітних за походженням хвороб маючи при цьому у своїй основі єдиний патофізіологічний механізм. Гарячка проявляється тимчасовим підвищенням температури тіла не залежно від температури зовнішнього середовища і звичайно супроводжується рядом характерних змін обміну речовин і фізіологічних функцій. 2 Нейрони “заданого рівня температури†група...
31618. ГІПОКСІЯ 82 KB
  І Екзогенний тип гіпоксії гіпоксична гіпоксія виникає внаслідок зменшення парціального тиску кисню у повітрі. При підйомі в гори з врахуванням ознак гіпоксії що розвивається виділяють наступні зони: I. Висотна хвороба гостра чи блискавична форма гіпоксичної гіпоксії яка виникає під час висотних польотів у літальних апаратах з кабінами відкритого типу чи при порушенні герметичності кабін закритого типу. Патогенетичною основою екзогенного типу гіпоксії у всіх випадках є артеріальна гіпоксемія тобто зменшення тиску кисню в...
31619. ЕКСТРЕМАЛЬНІ СТАНИ 132.5 KB
  Велика кількість крові скопичується в розширених венозних і артеріальних судинах черевної порожнини легень підшкірної клітковини що значно зменшує ОЦК і АТ і отже приплив крові до серця. Обумовлене цим зниження серцевого викиду крові приводить до ще більшого зменшення ОЦК і АТ що ускладнює стан пацієнта. У результаті зазначених змін розвивається комплекс закономірних стереотипних взаємозалежних змін в організмі до яких відносять тріаду характерних порушень: 1 Розлади і недостатність функцій органів і фізіологічних систем:...
31620. ЗАПАЛЕННЯ. Фагоцитоз 78 KB
  Потім в ділянку запалення виходять мононуклеарні фагоцити моноцити які фагоцитують не тільки мікроорганізми а і зруйновані клітини. Головне завдання лейкоцитів в зоні запалення – фагоцитоз мікроорганізмів і продуктів розпаду пошкоджених клітин. □ Рецептороопосередковані механізми обумовлюються існуванням на поверхні фагоцитів спеціальних рецепторів для молекул які входять до складу мікробної стінки наприклад для вуглеводню зімозану або для молекул які з‘являються на поверхні власних нежиттєздатних клітин зони запалення.
31621. Запалення. Етіологія запалення 99.5 KB
  Крім того запалення є важливою захиснопристосувальною реакцією яка сформувалася в процесі еволюції як засіб збереження цілого організму за рахунок втрати його якоїсь певної частини. Запалення ушкоджує цілу структурнофункціональну одиницю тканини або органа яка носить назву гістіон і включає в себе: 1 специфічні для даної тканини чи органа клітини паренхіматозні клітини; 2 елементи сполучної тканини: а клітини фіброцити фібробласти моноцити гранулоцити тканині базофіли б сполучнотканинні волокна колагенові еластичні...
31622. ЗАХВОРЮВАННЯ НИРОК 85.5 KB
  Гломерулонефрит двохстороннє дифузне захворювання нирок алергійної природи. Гострий гломерулонефрит ГГН найбільш розповсюджене захворювання нирок особливо у молодому віці 2040 років має тривалий сезонний перебіг загострюється з жовтня по березень і є причиною розвитку ХНН. гіпертензивний синдром виникає у зв’язку із гіпоксією юкстагломерулярного апарату нирок що веде до активації ренінангіотензинальдостеронвазопресинної системи і супроводжується виникненням реноваскулярної гіпертензії.
31623. ІНФЕКЦІЙНИЙ ПРОЦЕС 81.5 KB
  Розвиток і перебіг інфекційного процесу викликаного різними патогенними мікроорганізмами характеризуються в цілому однотипністю але разом з тим існують визначені відмінні риси цього процесу обумовлені насамперед характером інфекційного фактора а також реактивністю макроорганізму і впливом на нього умов навколишнього середовища. Усі збудники інфекційних хвороб відбулися від вільно живучих мікроорганізмів сапрофітів що набули в ході еволюції здатність до паразитизму існуванню за рахунок живильних речовин організму хазяїна. Надходження...
31624. ПАТОГЕННА ДІЯ ФАКТОРІВ ЗОВНІШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА 77.5 KB
  Крашсиндром це патологічний процес який розвивається в потерпілих у результаті тривалого 48 г і більше роздавлювання м’яких тканин кінцівок уламками зруйнованих будинків споруджень брилами ґрунту при обвалах у шахтах і ін. Головною ознакою стадії декомпенсації є зниження температури ядра тіла що закономірно приводить: а до зменшення швидкості всіх біохімічних реакцій в організмі у тому числі і процесів біологічного окислювання; б при цьому різко зменшується споживання кисню й утворення АТФ у клітинах; в дефіцит...
31625. ПАТОЛОГІЧНА ФІЗІОЛОГІЯ НИРОК 85 KB
  Ниркову недостатність класифікують наступним чином: 1 У залежності від причин розвитку недостатність нирок може бути: а преренальною порушення кровопостачання нирок б ренальною порушення функції клубочків клубочкової фільтрації і ниркових канальців канальцевої реабсорбції і секреції в постренальною порушення що виникають на шляху відтоку сечі і г аренальною порушення обумовлені відсутністю нирок. Причиною цього є перешкоди відтоку фільтрату чи сечі при ушкодженні канальців закупорка канальців некротчними...