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

7 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

45028. Понятие языка программирования. Классификация языков программирования 29.44 KB
  Классификация языков программирования. И такое средство было найдено: различные символические языки и соответствующие им трансляторы системы программирования. Также система программирования может включать в себя: библиотеки стандартных подпрограмм отладчик компоновщик и другие сервисные средства.
45029. Интерфейс и основные приемы работы c САКК Magister-2000 456 KB
  Задание может содержать как текстовые фрагменты так и объекты статической графики поддерживаемые rtfформатом; задания могут включать следующие типы анализаторов ответа учащегося: выбор одного верного ответа из нескольких предложенных выбор нескольких верных из предложенных слово последовательность символов; задания на установление соответствия двух списков; задания на установления последовательностей действий или событий; задания сохраняются во внутреннем формате исключающем возможность их просмотра с целью выяснения верных...
45030. Интонация как единица фонетического уровня языка 17.03 KB
  Повышения тона вверх вниз называются интонацией. В русском языке можно выделить 6 интонационных конструкций. Основными различительными признаками ИК является направление движения тона в центре и уровень тона в постцентровой части.
45031. Устройства ввода информации 20.71 KB
  Клавиатура устройство представляющее собой набор кнопок клавиш предназначенных для управления каким-либо устройством или для ввода информации. Трекбол указательное устройство ввода информации об относительном перемещении для компьютера. Сканер изображений устройство для считывания двухмерного плоского изображения и представления его в растровой электронной форме. Графи́ческий планше́т это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер.
45032. Путешествие по Индии 128 KB
  Супер Нам всё нравится 20 Отели Надо отметить что в Индии ни на одной отельной вывеске вы не увидите заветных звезд. Стандартный набор осматриваемых объектов в столице это Ворота Индии Здание Высокого суда Старый Форт и знаменитая мечеть Кутуб Минар с которой и начинается наша экскурсия. И тут перед нами предстала картина которую возможно увидеть пожалуй только в Индии.
45033. Семантика по книге Стивена Пинкера «Язык как инстинкт» 130 KB
  Пинкер известен за его широко охватывающую защиту эволюционной психологии и Вычислительной теории разума. Академическая специализация Пинкера визуальное восприятие и развитие речи у детей и он более известен как популяризатор идеи о том что язык на котором мы говорим является инстинктом или биологической адаптацией сформированной естественным отбором. Этот доклад был написан мною по одной из самых известных книг Стивена Пинкера Язык как инстинкт.
45034. Инженерная подготовка строительной площадки 42.64 KB
  Бетонную смесь готовят бетоносмесителями и транспортируют с помощью системы внутренних транспортных средств до места заливки либо привозят готовую бетонную смесь автобетоносмесителями или самосвалами Технология устройства защитных покрытии Гидро и пароизоляционные работы выполняют по завершению изготовления конструкции или монтажа сборных конструкций. Однако эти работы могут вестись параллельно с некоторым технологически обусловленным отставанием от работ по изготовлению конструкций на которые будет наноситься гидро и пароизоляция. В...
45035. Семантические принципы 29.5 KB
  Принцип предметности: предложение должно говорить о предметах обозначаемых входящими в него именами а не о самих этих именах. Предложение Стул - это существительное построено правильно. Принцип взаимозаменимости: при замене имен с одинаковым значением предложение в котором эта замена осуществляется не должно изменять свое истинностное значение истинное предложение должно оставаться истинным а ложное ложным. Пусть дано предложение Земля вращается вокруг Солнца.
45036. TRAVELLING BY AIR 33.95 KB
  Modern life is impossible without traveling. There are many ways of traveling: by sea, by plane, by train, by car, on foot. Tastes differ. That іs why it is up to you to decide which means of travelling you'd prefer