Описание установки и метода измерений

Установка для наблюдения дифракционного спектра состоит (рис. 2) из оптической скамьи 1 с измерительной линейкой, на которой располагаются: полупроводниковый лазер 2; дифракционная решетка 3 и экран 4, с нанесенными на него делениями - шкалой.

Рис. 2

Из условия (2) главных максимумов при дифракции на решетке следует, что длина волны света

(4)

Таким образом, с помощью дифракционной решетки можно определить длину световой волны.

Порядок выполнения работы:

1. Задайте вариант работы. Запишите в таблицу 1 период выбранной вами решетки d

2. Установить дифракционную решетку на некотором расстоянии (L=0,5...1,3 м) от экрана.

3. Включить полупроводниковый лазер, щелкнув по красной кнопке на его корпусе.

4. Измерить расстояние от центральной полосы нулевого спектра до середины линии спектра первого порядка (вверх - , вниз - ).

5. Такие же измерения произвести для спектров 2-го порядка.

6. Повторить пункты 4 и 5 для другого расстояния между решёткой и экраном.

Обработка результатов измерений:

1. Определите для каждой пары симметричных максимумов среднее расстояние .

2. Определите значение тангенса угла отклонения луча от прямолинейного направления:

3. Пользуясь инженерным калькулятором, определите угол отклонения и синус этого угла (в случае малости этого угла ).

4. По формуле (4) вычислите длину волны исследуемой дифракционной линии спектра.

5. Вычислите среднее значение длины исследуемой световой волны.

6. Вычислите абсолютные и относительные погрешности как при многократных измерениях.

Таблица 1

d, м

L, м

№ maх k

, м

, м

, м

, град

, м

, м

, м

, м

, %

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение явлению дифракции. Сформулировать принцип Гюйгенса-Френеля.

2. Укажите условия наблюдения явления дифракции.

3. Запишите условие главных максимумов при дифракции на решетке, перечислите величины входящие в него, если возможно, то дайте им определения.

4. Что происходит с дифракционной картиной при изменении числа щелей решетки?

5. Как определяется максимально возможное количество спектров, наблюдаемых с помощью данной дифракционной решетки?

Тесты:

1. Какой теорией объясняется явление дифракции света?

А. Квантовой В. Волновой С. Классической

2. При дифракции на решетке используется белый свет. Каков вид дифракционной картины на экране?

А. Дифракция не наблюдается В. На экране имеются темные и светлые полосы.

С. На экране наблюдаются спектры

3. Формула условия главных максимумов при дифракции на решетке может иметь вид:

А. В. С.

4. Критерий наблюдения дифракции заключается в следующем:

А. Размеры преграды или отверстия должны быть соизмеримы с длиной волны света

В. Размеры преграды или отверстия должны быть такими, чтобы на них укладывалось небольшое число зон Френеля

С. Размеры преграды или отверстия должны быть такими, чтобы на них укладывалось четное число зон Френеля

5. Что такое постоянная или период решетки?.

А. Это число щелей решетки, укладывающихся на единице длины

В. Это величина, обратная длине волны света

С. Это сумма ширины щели и преграды

6. При дифракции на решетке с периодом 0,5.10^-5м использован свет длиною волны 0,59 мкм. Каков угол между максимумами второго и минус второго порядка?

А. 27^о20` В. 13<sup>о</sup>40` С. 41^о05`

7. На решетку с периодом 35 мкм падает белый свет. Какого цвета и какой длины волны максимум наблюдается на экране под углом 30^о?

А. Синий, 0,412 мкм В. Красный, 0,638 мкм С. Зеленый, 0,583 мкм

8. Определить максимально возможное число спектров, наблюдаемых с помощью дифракционной решетки, имеющей период 0,2×10^{-5 м.}

А. 2 В. 3 С. 4

9. Дифракционная решетка, освещаемая монохроматическим светом, отклоняет спектр второго порядка на угол 14^о. Какой угол между спектрами третьего и минус третьего порядка?

А. 28^о В. 42^о С. 56^о

10. Чему равна ширина спектра первого порядка на экране, удаленном от дифракционной решетки на расстояние 4 м, если решетка имеет 200 штрихов на мм?

А. 10 см В. 20 см С. 30 см

Выводы:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: