50226

Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної гратки

Лабораторная работа

Физика

При цьому кут між напрямком зору на нульовий максимум і максимум довільного порядку дорівнює куту дифракції який забезпечує умову ; . 2 З аналізу останнього співвідношення випливає що різним довжинам хвиль у максимумі одного порядку відповідають різні значення кута дифракції. Тому на...

Украинкский

2014-01-18

170.5 KB

23 чел.


 Лабораторна робота № 31

Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної ГРАТКИ

Мета роботи

Дослідження явища дифракції світла на дифракційній гратці та знаходження довжини світлової хвилі

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть явища дифракції світла (§2.2.1), принципи Гюйгенса і Гюйгенса–Френеля (§2.2.1), вміти описати дифракцію Фраунгофера на дифракційній гратці (§2.2.5)

Прилади і обладнання

Джерело світла, екран з двома щілинами, одновимірна дифракційна гратка, світлофільтри

Теоретичні відомості та опис установки

Одна з умов одержання дифракційного спектру від дифракційної гратки є використання збиральної лінзи. Її роль може відігравати і кришталик ока, який збирає на своїй сітківці паралельні пучки променів, одержані внаслідок дифракції.

Якщо на шляху променів від джерела світла до дифракційної гратки розмістити екран з щілиною, то око бачитиме дифракційний спектр у площині екрана. При цьому, кут між напрямком зору на нульовий максимум і максимум довільного порядку  дорівнює куту  дифракції, який забезпечує умову

                                                 ;  ().                                                        (1)

Звідси

                                                                .                                                                           (2)

З аналізу останнього співвідношення випливає, що різним довжинам хвиль у максимумі одного порядку відповідають різні значення кута  дифракції. Тому на екрані максимуми даного порядку  для різних довжин  хвиль випромінювання просторово розділені. Крім цього, вираз (2) дозволяє знаходити довжину хвилі за відомими значеннями  і . Якщо прийняти, що  – відстань між максимумами  – го порядку, які знаходяться по обидва боки від нульового максимуму, а –  відстань між екраном та дифракційною граткою (<<l), то для визначення sin  використовують умову:      

      .                    (3)

Тоді довжина світлової хвилі може бути визначена таким чином:

                                                                         .                                                                      (4)

У даній лабораторній роботі в якості джерела світла використовується екран з двома щілинами. Щілини вирізані таким чином, що дифракційні картини від них знаходяться одна над одною. Відстань між щілинами по горизонталі дорівнює . Так як відстані між сусідніми максимумами в дифракційному спектрі при зданому значенні  є однаковими, то  і буде визначати відстань між вибраними максимумами – го порядку (рис. 1).

Пересуванням решітки вздовж оптичної лави можна досягти збігання спектрів першого, другого та інших порядків від обох щілин.

Послідовність виконання роботи

  1.  Увімкнути освітлювач в мережу 220 В.
  2.  Розмістити дифракційну гратку в рейтері.
  3.  Виміряти відстань х між щілинами на екрані.
  4.  Пересуванням дифракційної гратки вздовж оптичної лави досягти збігання червоних смуг спектрів першого порядку від обох щілин. Виміряти відстань  від дифракційної гратки до екрана.
  5.  Обчислити довжину хвилі  для червоних смуг спектрів першого порядку (стала дифракційної гратки ) за формулою (4).
  6.  Пересуванням дифракційної гратки досягти збігання червоних смуг спектрів другого порядку та виміряти .

Рис. 1

  1.  Обчислити  для червоних смуг спектрів другого порядку.
  2.  Обчислити середнє значення довжини  хвилі для червоної ділянки спектру.
  3.  Повторити досліди для зелених і фіолетових смуг у спектрах першого та другого порядків і розрахувати відповідні значення довжин хвиль.
  4.  Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю1.

Таблиця 1

Кольори смуг

х, м

l1, м

1, м

      l2, м

     2, м

      сер м

, м

, %

Червоний

Зелений

Фіолетовий

Контрольні запитання

  1.  У чому полягає дифракція світла і які умови необхідні для її спостереження?
  2.  Дайте визначення, що називається одновимірною дифракційною граткою?
  3.  Поясніть умови виникнення максимумів і мінімумів при дифракції на одновимірній гратці.
  4.  Як змінюється інтенсивність максимумів із зростанням їх порядку в дифракційних спектрах?
  5.  Чому при зменшенні сталої дифракційної гратки збільшується відстань між головними максимумами?
  6.  Що називається роздільною здатністю дифракційної гратки?
  7.  В яких оптичних приладах використовується дифракційна гратка?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

58872. Антуан де Сент-Екзюпері. «Маленький принц» 34.5 KB
  Мета: познайомити учнів із життям і творчістю А. де Сент-Екзюпері; допомогти засвоїти поняття філософська казкапритча зрозуміти ідейнохудожній та філософський зміст твору Маленький принц його гуманістичну спрямованість...
58873. Множення величини довжини на одноцифрове число. Розв’язування задач 59.5 KB
  Назвати розрядні доданки кожного числа; Назвати найбільше число; Назвати найменше число; Назвати числа в порядку зростання; Назвати числа в порядку спадання. Із завданням ми справилися білети придбали вирушаємо в мандрівку.
58875. Таблиця ділення на 9 52.5 KB
  Ілюстрації зимуючих птахів; картки для усного рахунку; пам’ятки про збереження і охорону природи; диференційовані завдання. Горобчик нам приніс завдання: перевірити домашнє завдання. ІІ Перевірка домашнього завдання.
58876. Повышение эффективности внешнеторговой деятельности ОАО «Брестский завод бытовой химии» 1.09 MB
  Цель работы заключается в исследовании современного состояния и перспектив развития внешней торговли Республики Беларусь, регулирования внешнеэкономической деятельности субъектов хозяйствования в республике, то есть внешнего окружения, в котором предприятию приходится функционировать
58877. Задачі на знаходження суми і остачі. Вправи на засвоєння таблиць додавання і віднімання. Розпізнавання геометричних фігур 66 KB
  Мета уроку: вчити складати і розв’язувати задачі на знаходження суми і остачі, формувати обчислювальні навички додавання і віднімання чисел, вправляти в засвоєнні табличних випадків додавання і віднімання чисел...