Главная Обратная связь

Дисциплины:






Теоретичні відомості. Паралельний пучок світла, проходячи через дифракційну реші­тку, унаслідок дифракції за решіткою, поширюється за всілякими напрямками і інтерферує



Паралельний пучок світла, проходячи через дифракційну реші­тку, унаслідок дифракції за решіткою, поширюється за всілякими напрямками і інтерферує. На екрані, встановленому на шляху світла, що інтерферує, можна спостерігати інтерференційну картину. Мак­симуми світла спостерігаються в точках екрану, для яких виконується умова ∆ = kλ(1)

де — різниця ходу хвиль; λ— довжина світлової хвилі; k— номер максимуму(або порядок спектра).

Центральний максимум на­зивають нульовим; для нього k=0. Ліворуч і праворуч від нього роз­ташовуються максимуми вищих порядків.

Умову виникнення максимуму (1) можна записати інакше:

kλ = dsinφ (мал.1).

 

Дифракційна Екран

Решітка

Мал. 1

 

Тут d — період дифракційної решітки; φ— кут, під яким видно світловий максимум певного кольору (кут дифрак­ції).

Оскільки кути дифракції, як правило, малі, то для них мож­на прийняти sinφ tg φ, а tg φ=a/b.

Тому kλ =d ∙a/b (2)

З формули (2) визначають довжину світлової хвилі і у даній роботі використовують для обчислення довжини світлової хвилі

(3)

Де a- відстань, що відрахована по шкалі екрана від щілини до лінії спектра, b- відстань від решітки до екрана.

Аналіз формули (1) показує, що положення світлових мак­симумів залежить від довжини хвилі монохроматичного світла: чим більше довжина хвилі, тим далі максимум від нульового.Біле світло за складом складне. Нульовий максимум для ньо­го—біла смуга, а максимуми вищих порядків представляють собою набір семи кольорових смуг, сукупність яких називаютьспектром відповідно I; II ... порядку(мал. 2).

ч ф ч ф О ф ч ф ч

Мал.2

Отримати дифракційний спектр можна, використовуючи прилад для визначення довжини світлової хвилі (мал. 3). Прилад складається з бруска 1 з шкалою. Внизу бруска укріплений стрижень 2. Його встав­ляють в отвір підставки від підіймального столика або закріплюють у тримачі штатива. Брусок за­крепляют під різними кутами за допомогою гвинта 3. Уздовж бруска в бічних пазах його може переміщатися повзунок 4 з екраном 5. До кінця бруска прикріплена рамка 6, в яку вставляють дифракційну решітку.

Мал.3

Хід роботи

1. Збираємо установку відповідно до мал. 3.

2. Встановлюємо на демонстраційному столі лампу і включаємо її.

3. Дивлячись через дифракційну решітку, направляємо прилад на лампу так, щоб через отвір екрану приладу було видно нитку лампи.

4. Екран приладу встановлюємо на можливо більшій відстані від дифракційної решітки і отримуємо на ньому чітке зображення спектрів 1-го і 2-го порядків.



5. Вимірюємо за шкалою лінійки-бруска установки відстань a від эк­рана приладу до дифракційної решітки.

6. Визначаємо відстань від нульового ділення (0) шкали екра­ну до середини фіолетової смуги як зліва aл, так і справа ап для спектрів 1-го порядку і обчислити середнє значе­ние асер.

7. Дослід повторюємо із спектром 2-го порядку.

8. Такі ж виміри виконуємо і для червоних смуг ди­фракційного спектру.

9. Обчислюємо за формулою (3) довжину хвилі фіолетового світла для спектрів 1-го і 2-го порядків, довжину хвилі червоного світла 1-го і 2-го порядків.

10. Результати вимірювань і обчислень записуємо в таблицю.

 

Таблиця результатів

№ досліду   Період дифракційної решітки d, м Порядок спектра k Відстань від решітки до екрана b, м Відстань від нульового максимума (щілини екрана) до фіолетової лінії а, м Відстань від нульового максимума (щілини екрана) до червоної лінії а, м Середнє знач. довжини світлової хвилі λсер, м Відносна похибка δλ, %
алів , м апр , м асер , м алів , м апр , м асер , м   Фіолетова лінія Червона лінія Фіолетова лінія Червона лінія
                       
                         

11. Враховуючи, що діапазон довжин хвиль фіолетового світла 380-450 нм, а середнє табличне значення λсер таб = 415 нм., обчислюємо відносну похибку за формулою , результати обчислення записуємо в таблицю.

12. Виконати обчислення п.11 для червоного світла, враховуючи, що діапазон довжин хвиль червоного світла 620-760 нм, а середнє табличне значення λсер таб = 690 нм.

 

Контрольні питання

1. Чим відрізняється дифракційний спектр від дисперсійного?

2. Чому нульовий максимум дифракційного спектру білого світла — біла смуга, а максимум вищих порядків — набір кольорових смуг?

3. Чому максимуми розташовуються як ліворуч, так і праворуч від нульового максимуму?

4. В яких точках екрану виходять 1-й, 2-й, 3-й максимуми?

5. Який вигляд має дифракційна картина у разі моно­хроматичного світла?

6. В яких точках екрану виходить світловий мінімум?

7. Який максимальний порядок спектра k можнаспостерігати за допомогою лабораторної установки?

8. Чому дорівнює різниця ходу світлового випромінювання (λ=0,49мкм), що дає 2-й максимум в дифракційному спектрі? Визначіть частоту цього випромінювання.

9. Як зміниться дифракційний спектр, якщо період дифракційної решітки збільшити (зменшити)?

 

Розв´язування різнорівневих задачза індивідуальним планом для кожного студента.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...