50199

ВИВЧЕННЯ ДИФРАКЦІЇ ФРАУНГОФЕРА НА ДВОХ ЩІЛИНАХ

Лабораторная работа

Физика

Всі деталі установки розміщаються в рейтерах. Пластини зі щілинами встановлюються в тримач, який містить пристрій, що дозволяє регулювати і встановлювати пластини відносно світлового променя. На оптичній лаві закріплена масштабна лінійка довжиною 1м з ціною поділки 1мм.

Украинкский

2014-01-17

132 KB

3 чел.


Лабораторна робота № 20

ВИВЧЕННЯ ДИФРАКЦІЇ ФРАУНГОФЕРА НА ДВОХ ЩІЛИНАХ

Мета роботи

Дослідження дифракції Фраунгофера на двох щілинах у світлі лазера і визначення довжини хвилі лазера

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 (§2.2.3) і на двох (§2.2.4) щілинах

Прилади і матеріали

He-Ne лазер, дві непрозорі пластини (фотоплівки), на які нанесено щілини, екран зі шкалою, оптична лава з масштабною лінійкою

Теоретичні відомості та опис установки

Оптична схема для спостереження дифракції Фраунгофера на двох щілинах наведена на рис. 1. Паралельний пучок променів від He-Ne– лазера 1 потрапляє на пластину 2 з двома щілинами 3 і 4. Дифракційну картину спостерігають на екрані 5.

Для того щоб спостерігати дифракцію Фраунгофера в даній схемі необхідно, щоб відстань l від щілин 3 і 4 до екрана 5 була значно більшою ширини  щілин і відстані d між двома щілинами.

Відомо, що в межах кута  дифракції, який задовільняє умову головних мінімумів, може вкладатися декілька головних максимумів.

Якщо виконується співвідношення

,                                                                     (1)

(де n – ціле число, – порядок головного мінімуму, – порядок головного максимуму), то головні максимуми – го порядку збігаються з головними мінімумами – порядку і будуть погашені (для прикладу див. рис. 2.13). Відповідно між головними мінімумами – го порядку вкладається 2n-1 головних максимумів.

З умови головних дифракційних мінімумів

                                                             (3)

для  отримуємо

,

або з врахуванням (1)

.                                                                      (4)

Тоді

.                                                                             (5)

Значення  можна розрахувати з співвідношення 2n-1=, де – кількість інтерференційних максимумів на екрані між головними мінімумами першого порядку за формулою:

.                                                                       (6)

Відстань між серединами головних максимумів або мінімумів називають шириною інтерференційної смуги Δx. При малих кутах  отримаємо Δx із співвідношення , звідки . З другої сторони ,

тоді

                   ,                                                                         (7)

Для довжини хвилі λ отримаємо

                                                                                                             (8)

Формули (7) і (8) можна застосовувати для невеликих порядків k.

Загальний вигляд лабораторної установки наведено на рис. 2.

Рис. 2

1 – лазер; 2 –тримач зі щілинами; 3 – екран; 4 – блок живлення лазера.

Всі деталі установки розміщаються в рейтерах. Пластини зі щілинами встановлюються в тримач, який містить пристрій, що дозволяє регулювати і встановлювати пластини відносно світлового променя. На оптичній лаві закріплена масштабна лінійка довжиною 1м з ціною поділки 1мм.

До лабораторної роботи додаються числові значення d і b пластини.

Послідовність виконання роботи

Завдання 1. Визначити ширину (а) щілин за даними значенням відстані (d) між двома  

                         щілинами

Для цього:

  1.  Вставити пластину з щілинами в тримач 2. УВАГА! Не торкатись пальцями поверхні пластини.
  2.  Увімкнути блок живлення 4 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 рейтер з тримачем пластини на такій відстані від вихідного вікна лазера 1, щоб світловий пучок повністю перекривав дві щілини за шириною і був направлений перпендикулярно до пластини. Екран 3 розмістити на краю оптичної лави.
  4.  Користуючись мікрогвинтом тримача домогтися найкращого зображення дифракційної картини на екрані 3.
  5.  Полічити видиму кількість  дифракційних максимумів на екрані. Визначити значення  ширини  щілин за формулою (5), використовуючи відоме значення відстані  між щілинами і знайдене значення .
  6.  Порівняти отримане значення  з даним.

Завдання 2. Визначити довжину λ хвилі випромінювання лазера за допомогою двох щілин з

                         відомою відстанню (d) між ними

  1.  Визначити ширину інтерференційної смуги Δx. Для цього виміряти за допомогою шкали на екрані довжину всієї дифракційної картини і поділити цю довжину на кількість  максимумів.
  2.  Визначити за допомогою масштабної лінійки відстань l від щілин до екрана.
  3.  Знаючи d, Δx і l обчислити λ за формулою (8).
  4.  Порівняти отримане значення  з табличними даними.

Завдання 3. Порівняти дифракційну картину, отриману на одній щілині з дифракційною

                         картиною на двох щілин

  1.  З екрана 5 перенести в робочий зошит розміщення дифракційних максимумів уздовж шкали при дифракції на двох щілинах.
  2.  Користуючись мікрогвинтом тримача, перемістити пластинку з щілинами так, щоб промінь лазера попадав на одну щілину, яка нанесена на тій же пластинці окремо.
  3.  Перенести в робочий зошит розміщення дифракційних максимумів уздовж шкали екрана при дифракції на одній щілині.
  4.  Порівняйте дифракційні картини. Дати їм коротке пояснення.   

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 двох щілинах?
  4.  Як розподіляється інтенсивність світла по дифракційним максимумам при дифракції Фраунгофера на двох щілинах?

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25967. Аудит учета фондов и резервов 35 KB
  Если в учредительных документах предприятия не предусмотрено создание резервов капитала то предприятие не имеет права его создавать. При проверке резервного и специальных фондов аудитору следует знать что на большинстве предприятий формируется резервный капитал необходимый для их деятельности и социального развития коллектива. Резервный капитал учитывается на одноименном счете 82 и создается за счет прибыли до налогообложения если предусмотрено законодательством для покрытия непредвиденных потерь и убытков или за счет прибыли оставшейся...
25969. Аудит учредительных документов и формирования уставного капитала 29 KB
  При этом следует знать что для достижения этой цели аудиторами должны быть решены следующие задачи: определение юридического статуса предприятия сферы деятельности прав его функционирования; установление наличия лицензии по видам деятельности подлежащих лицензированию; проверка порядка формирования и изменения уставного складочного капитала и изучение его структуры. При проверке учредительных документов и формирования уставного капитала необходимо руководствоваться следующими основными нормативными документами: Гражданским кодексом часть...
25970. Аудиторская выборка 51.5 KB
  Аудиторская выборка дает возможность аудитору получить и оценить аудиторские доказательства в отношении некоторых характеристик элементов отобранных для того чтобы сформировать или помочь сформировать выводы касающиеся генеральной совокупности из которой произведена выборка; При разработке процедур аудита аудиторская организация или индивидуальный аудитор должны определить надлежащие методы отбора элементов подлежащих проверке при сборе аудиторских доказательств для достижения целей аудиторских тестов. Риск связанный с использованием...
25971. Аудиторская проверка финансовой (бухгалтерской) отчетности экономического субъекта 40.5 KB
  Цель аудита финансовых результатов и распределения прибыли установление достоверности отражения в учете и отчетности прибылей и убытков предприятия законности распределения и использования прибыли остающейся в распоряжении предприятия после налогообложения. Основными задачами данного вида аудита являются: оценка соответствия бухгалтерской финансовой отчетности данным синтетического и аналитического учета составляющих конечного финансового результата; подтверждение соответствия оформленных предприятием бухгалтерских операций...
25972. Сущность аудиторских доказательств 37 KB
  Аудитор в процессе проверки должен получить достаточную и достоверную информацию свидетельства доказательства которая подтвердит что бухгалтерская финансовая отчетность отражает финансовое положение предприятия а также что она составлена в соответствии стандартов и законодательству РФ. Отнести к аудиторским доказательствам можно: первичные документы; бухгалтерские записи; полученная из других источников информация. Оценить количественную меру доказательств достаточность и качественную меру смысловой нагрузки доказательства к...
25973. Аудиторские процедуры 29.5 KB
  Собирая доказательства аудиторы используют следующие процедуры: проверку арифметических расчетов клиента в зависимости от плана аудиторской проверки оценки системы внутреннего контроля и риска аудиторского она может быть выборочной или сплошной; наблюдение или участие в инвентаризации различных активов клиента инвентаризация в данном случае рассматривается как метод получения ценных и достоверных доказательств о реальности и точности активных статей баланса и фактов совершения хозяйственных операций; наблюдение за выполнением отд. Для...
25974. Аудиторский риск. Анализ компонентов риска 35 KB
  Анализ компонентов риска Аудит базирующийся на риске это такой вид аудита когда проверка может производиться выборочно исходя из условий работы предприятия в основном узких мест критических точек в его работе. Сосредоточив аудиторскую работу в областях где риски выше можно сократить время затрачиваемое на проверку областей с низким риском. С проведением аудита непосредственно связаны следующие виды риска: предпринимательский и аудиторский.
25975. Аудиторское заключение 35 KB
  Аудиторское заключение официальный документ предназначенный для пользователей бухгалтерской финансовой отчетности аудируемых лиц содержащий выраженное в установленной форме мнение аудиторской организации индивидуального аудитора о достоверности бухгалтерской финансовой отчетности аудируемого лица. Заключение аудиторской организации по результатам проверки годовой отчетности является неотъемлемым элементом годовой бухгалтерской отчетности для предприятий подлежащих в соответствии с действующим законодательством обязательному аудиту....