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

24 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

1514. Принципы работы в основных компьютерных программах Microsoft 478 KB
  Система MIKROSOFT OUTLOOK, в планировании работ и событий. Текстовый редактор MICROSOFT WORD, в организации документоведения. Система Microsoft Exel. Работа с электронными таблицами. Создание презентаций в системе Ms Power Point.
1515. Звіт про виконання лабораторних робіт з дисципліни економічної інформатики 38.22 KB
  Моделювання математичних процесів. Моделювання обчислень в економічних задачах табличного вигляду. Кругові графіки. Моделювання циклічних процесів.
1516. Проект одноступенчатого редуктора для электродвигателя марки А100S2У3 28.75 KB
  Номинальные частоты вращения и угловые скорости редуктора. Делительный диаметр червячного колеса. Предварительный Расчет валов редуктора и конструирование червяка и червячного колеса. Конструкционные размеры корпуса редуктора.
1517. Расчет зоны покрытия и абонентской нагрузкидля базовой станции стандарта GSM 77.97 KB
  Расчет зоны покрытия БС с помощью модели Хата. Расчет нагрузки в соте. Вероятность отказа в обслуживании сотой абонента в зависимости от количества каналов.
1518. Базовая структура системы автоматического управления приводным двигателем постоянного тока 111.02 KB
  Выбор электродвигателя. Выбор силового преобразователя. Выбор сглаживающего дросселя. Определение коэффициентов передачи и постоянных времени силовых элементов. Компоновка и расчет статики САУ. Построение функциональной схемы САУ. Расчет статических характеристик САУ. Выбор элементов САУ и расчет параметров обратных связей.
1519. Организация рабочего места оператора персонального компьютера 128.31 KB
  Представить схему расположения рабочих мест, оснащенным персональными компьютерами, для заданного помещения. Требования к освещению рабочего места. Требования к микроклимату на рабочем месте. Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений. Время регламентированных перерывов в течение рабочей смены.
1520. Экономика предприятия. Шпаргалка. Основные фонды 178.18 KB
  Понятие, состав и структура основных фондов предприятия. Виды стоимости основных фондов. Методы начисления амортизации основных фондов. Факторы и направления повышения эффективности использования материальных ресурсов. Взаимосвязь объема производства, себестоимости и выручки. (Аналитическое и графическое определение точки безубыточности.)
1521. Проблема человека в конфуцианстве. Человек и природа в чань-буддизме 157 KB
  Место человека в конфуцианстве. Низкий человек и благородный муж. Толкование человеческой природы Мэн-цзы и Сунь-цзы. Современное конфуцианство Чэнь Юланя. Учение о человеке в Чань-буддизме.
1522. Патриархально-патерналистская концепция государства Конфуция 32.92 KB
  Социально-политические представления древневосточных обществ. Конфуцианское решение проблемы. Самая краткая формулировка учения Конфуция. Изначальное значение понятия порядок (ли) как нормы конкретных отношений, действий, прав и обязанностей в эпоху династии Западных Чжоу.