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

70715. Налоговая система России: значение для экономики 254.5 KB
  Государство может воздействовать на ход экономической жизни, лишь располагая определенными денежными средствами. Их должны предоставить все заинтересованные в выполнении функций государства стороны - граждане и юридические лица.
70716. Расчёт и проектирование металлорежущих инструментов 2.17 MB
  Целью данного курсового проекта является расчет и проектирование металлорежущих инструментов: протяжка шестигранная, шлицевая фреза, комбинированное свело и метчик. Протягивание является одним из наиболее высокопроизводительных процессов обработки деталей резанием.
70719. SpectraLab 426.5 KB
  SpectraLAB - мощный двойной анализатор спектра канала. Программа связывается с любой звуковой платой и благодаря Windows-совместимому интерфейсу обеспечивает спектральный анализ в реальном масштабе времени (Real Time) без сохранения спектра сигнала на диск, в режиме Записи...
70721. Дослідження параметричних стабілізаторів напруги 65.5 KB
  Для стабілізації напруги використовується ліва частина вольтамперної характеристики із збільшанням струму напруга майже не міняється. Проста схема стабілізатора напруги подана на рис. Для оцінки якості стабілізатора напруги вводиться величина R яку називають коефіцієнтом...
70722. Дослідження кон’юнктора ДТЛ 5.71 MB
  Мета: ознайомлення з методикою роботи; вивчення принципу дії; перехідних процесів; вивчення впливу напруги живлення і величин компонентів; освоєння методики визначення основних характеристик; статичних параметрів кон’юктора.
70723. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВА ПО УГЛУ БРЮСТЕРА 81.5 KB
  Цель работы - определить показатель преломления призмы по углу Брюстера. Из теории следует (см. раздел 2), что если поляризованный свет, колебания вектора Е которого происходят в плоскости падения луча, падает на призму под углом Брюстера...