Описание экспериментальной установки
Измерение углов дифракции производится на гониометре Г1,5 (см. приложение). Источником света является ртутная лампа. Оптическая схема установки показана на рис. 72.3. Свет от источника 1, пройдя коллиматорную щель 2 и коллиматорный объектив гониометра 3, падает параллельным пучком на дифракционную решетку D, установленную на столике гониометра. Наблюдение дифракционного спектра производится через зрительную трубу 4 гониометра. Угловое положение каждой спектральной линии определяется с помощью отсчетного устройства гониометра.
Н
D 1
2 3
N0
ψ
αk
φ0
= ψ
φk
N01 N
а
рис. 72.3 угловому положению неотклоненного
пучка (дифракционная решетка выведена
из пучка) соответствует отсчет по
гониометру N0;
угловому положению максимума нулевого
порядка - N01,
угловому положению некоторого максимума
k-го
порядка - N.
Угол между направлением неотклоненного
светового пучка и направлением на
спектральную линию k-го
порядка равен:
Угол между направлением неотклоненного
пучка и н
= 180° - 2
.
О
тсюда
угол падения
= 90° -
/2,
а угол дифракции
= 180° -
- αk.
Таким образом, задача сводится к измерению
углов αk
и
,
т. е. к нахождению направлений неотклоненного
пучка N0,
м
аксимума
нулевого порядка N01
и спектральной линии N.
Рис. 72.3
Порядок выполнения работы
При подготовке к работе необходимо изучить принцип действия гониометра (см. приложение).
Включить источник света - ртутную лампу в сеть ~220 В. Режим включения лампы указан на рабочем месте.
Включить подсветку гониометра в сеть ~220 В.
Вывести дифракционную решетку из светового пучка, повернув столик 10 (см. рис. П. 1 в приложении) вокруг вертикальной оси. Зрительную трубу повернуть так, чтобы в поле зрения было видно изображение щели. Навести на резкость изображение щели с помощью винта 5. Сфокусировать окуляр зрительной трубы на четкое видение перекрестия нитей. Установить перекрестье точно на середину изображения щели микрометрическим винтом 8 при зажатом винте 7.
Снять отсчет N0 по шкале отсчетного устройства, наблюдаемой в окуляре 6. Правила снятия отсчета изложены в описании гониометра Г 1,5. Результат занести в табл. 72.1.
Таблица 72.1
N0 |
N01 |
|
|
k |
Линия |
N |
αk |
|
|
|
|
|
|
-1 |
фиолетовая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зеленая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желтая 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желтая 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-2 |
фиолетовая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зеленая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желтая 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желтая 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
-3 |
фиолетовая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зеленая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желтая 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желтая 2 |
|
|
|
|
Повернуть столик с решеткой так, чтобы угол падения лучей на решетку был около 70°. Изображение щели (нулевой максимум) и спектральные линии будут при этом хорошо видны невооруженным глазом. (Для ориентировки на гониометре нанесены красные точки.)
Повернуть зрительную трубу и навести перекрестие окуляра на нулевой максимум (
).
Снять отсчет N01
по шкале отсчетного устройства, занести
результат в табл. 72.1.Навести зрительную трубу последовательно на середины спектральных линий (фиолетовой, зеленой и двух желтых) в спектрах порядков k = - 1, - 2, - 3; произвести отсчеты N для каждой линии и занести значения в табл. 72.1. После каждого поворота зрительной трубы необходимо фокусировать изображение щели с помощью винта 5.