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

36865. Построение трехмерных графиков в Scilab 676.5 KB
  Функции plot3d и plot3d1 В Scilb поверхность можно построить с помощью функций plot3d или plot3d1. Их отличие состоит в том что plot3d строит поверхность и заливает ее одним цветом а plot3d1 поверхность каждая ячейка которой имеет цвет зависящий от значения функции в каждом соответствующем узле сетки. Обращение к функциям следующее: plot3dxyz[thetlphlegflgebox][keyn=vluen] plot3d1xyz[thetlphlegflgebox][keyn=vluen] здесь x векторстолбец значений абсцисс; y векторстолбец значений ординат; z матрица значений...
36866. ПОДГОТОВКА ДОКУМЕНТА MS EXCEL К ПЕЧАТИ 64.5 KB
  ПОДГОТОВКА ДОКУМЕНТА MS EXCEL К ПЕЧАТИ Цель работы: рассмотреть этапы подготовки документов MS Excel к печати. Вопросы компетенции навыки для освоения: Изучить элементы интерфейса MS Excel служащие для подготовки документа к печати. Освоить технологии и рассмотреть этапы подготовки документов MS Excel к печати. Подготовить к печати документ большого объема.
36867. Построение поверхностей заданных параметрически с помощью функций param3d и param3d1 752 KB
  Затем обратимся к функции prm3d передав ей математические выражения функций y y1 и y2 а также углы в градусах под которыми наблюдатель будет видеть формируемый график 45 и 35 Листинг 6. Построение линии заданной параметрически с помощью функции prm3d t=[0:0. Построение линии заданной параметрически с помощью функции prm3d t=50pi:0. Для построения графиков линий в одной системе координат обратимся к функции prm3d1.
36868. ОСНОВНЫЕ ВСТРОЕННЫЕ ФУНКЦИИ MS EXCEL 284 KB
  Имя функции описывает операцию которая эта функция выполняет. 1 или нажатием кнопки Вставить функция в строке Формул. В этом окне сначала следует выбрать категорию функции из списка Категория а затем в открывшемся алфавитном списке Функция указать нужную функцию. Математические функции Функция СУММ Функция СУММ суммирует множества чисел.
36869. Решение нелинейных уравнений и систем 120.5 KB
  Всякое алгебраическое уравнение относительно x можно записать в виде 0xn1xn−1 n−1xn = 0 где 0 0 n 1 и i коэффициенты алгебраического уравнения nй степени. Решение алгебраического уравнения в Scilb состоит из двух этапов. Примеры символьных операций с полиномами p1=poly[1 2]xc p1 = 1 2x p2=poly[3 7 2]xc p2 = 2 3 7x 2x p1p2 Сложение ns = 2 2 5x 2x p1p2 Вычитание ns = 2 4 9x 2x p1p2 Умножение ns = 2 3 3 13x 16x 4x p1 p2 Деление ns = 1 3 x p1^2 Возведение в...
36870. ВВОД И РЕДАКТИРОВАНИЕ ФОРМУЛ. СТАНДАРТНЫЕ ФУНКЦИИ EXCEL 312 KB
  На первом листе повторитеОбразец 1 Образец 2 Образец 3 и Образец 4 используя команды форматирования ячеек Таблица 1 и средства автозаполнения команда меню Правка Заполнить Прогрессия. Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 4 Таблица 1 Команда меню вкладка Опции Действие Формат Ячейкивкладка Граница области Все Отдельные и Линии Создание границ таблицы или обрамление таблицы Формат Ячейкивкладка Число список Числовые форматы Изменениечислового формата Формат Ячейкивкладка Выравнивание раскрывающиеся списки по...
36872. Исследование дешифраторов 42 KB
  Цель лабораторной работы: исследовать основные способы построения и работу дешифраторов. Задание: снять временные диаграммы определить таблицы состояний и особенности работы дешифраторов. Порядок выполнения: включить персональную ЭВМ запустить на выполнение программный пакет EWB и далее следовать порядку работы в пакете. В отчете приводится наименование и номер лабораторной работы цель работы программа работы с указанием всех необходимых экспериментов полученных результатов их объяснения и выводов.
36873. Фильтрация данных и вычисление итоговых характеристик 151 KB
  На листе Расширенный фильтр зададим более сложные условия. Требуется найти реки, лежащие полностью в Украине, длина которых больше 500 км. Сначала сформируйте диапазон критериев поиска. Для этого скопируйте названия столбцов B3-G3 в диапазон ячеек I3-N3. Диапазон критериев должен выглядеть как на рисунке справа.