Лабораторная работа 5 Определение ширины щели по дифракционному спектру
Цель: |
|
изучение дифракционного спектра, возникающего при прохождении света через узкую щель и определение ширины щели. |
Оборудование: лазер, экран с щелью, экран. |
||
При освещении узкой щели шириной a монохроматическим светом на удаленном экране можно наблюдать систему максимумов и минимумов освещенности. Характер их чередования позволяет определить ширину щели.
Порядок выполнения работы
1. Расположить экран с щелью между лазером и экраном на расстоянии L от экрана (это расстояние задается преподавателем).
2. Включить лазер и добиться четкого изображения дифракционного спектра.
3. Измерить расстояния 2l1, 2l2, 2l3 между соответствующими минимумами освещенности. Разделить эти расстояния на 2.
4. Определить ширину щели для трех минимумов по формуле:
a1 = L / l1 =
a2 = 2 L / l2 =
a3 = 3 L / l3 =
= 630 нм длина волны излучения лазера; L расстояние от щели до экрана; lm расстояние от нулевого максимума, соответствующего центру щели, до m-го минимума (m = 1, 2, 3).
5. Найти среднее значение ширины щели:
aср = (a1 + a2 + a3) / 3 =
6. Вычислить относительную погрешность измерения ширины щели:
a = l / l1 + L / L =
В качестве l нужно выбрать половину ширины первого минимума на экране, а за L принять половину наименьшего деления линейки, с помощью которой измеряли расстояние L.
7. Вычислить абсолютную погрешность измерения ширины щели:
a = aср a =
8. Результат представить в виде: a = aср a.
a = ( ) м.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте принципы Гюйгенса и Френеля.
2. Каков принцип разбиения фронта волны на зоны Френеля?
3. В чем заключается дифракция волн?
4. Сформулируйте условия максимума и минимума при дифракции на щели при удаленном экране.
Лабораторная работа 6 Определение показателя преломления стекла с помощью лазера
Цель: изучение энергетических соотношений при отражении света от диэлектрика и определение его показателя преломления. |
Оборудование: лазер, полированное стекло, фотоприемник. |
При попадании плоской монохроматической волны из воздуха на границу раздела с прозрачным диэлектриком часть энергии, переносимая волной, отражается, а часть проходит в диэлектрик.
Коэффициент отражения R определяется как отношение энергии волны, отраженной от поверхности раздела двух сред, к энергии падающей на эту поверхность волны.
Коэффициент пропускания T определяется как отношение энергии волны, прошедшей в диэлектрик, к энергии волны, падающей на этот диэлектрик.
Из закона сохранения энергии следует, что при отсутствии потерь
R + T = 1.
Описание экспериментальной установки
Источником плоских электромагнитных волн (см. рисунок) является гелий-неоновый лазер 1, а диэлектрической средой полированное стекло. Интенсивность электромагнитных волн измеряется кремниевым фотоэлектрическим приемником 3, соединенным с миллиамперметром 4. Падающий на приемник свет обусловливает возникновение электрического тока I, протекающего через миллиамперметр 4, причем сила тока в приборе пропорциональна потоку световой энергии. Таким образом, измеряя ток в отсутствии диэлектрика I0 и при его наличии I, можно определить коэффициенты пропускания Т и отражения R света.
|
|
|
Порядок выполнения работы
1. Убрать стеклянную пластинку 2 с оптической скамьи. Включить лазер и направить луч на фотоприемник. Измерить силу тока I0 миллиамперметром.
2. Установить стеклянную пластинку между лазером и фотоприемником. Измерить силу тока I.
3. Вычислить коэффициент пропускания света по формуле:
Т = I / I0 =
4. Вычислить коэффициент отражения по формуле:
R = 1 T =
5. Найти коэффициент отражения от одной границы раздела сред:
R* = R/2 =
6. Вычислить показатель преломления стеклянной пластинки:
Контрольные вопросы
1. Что такое свет?
2. Дайте определение абсолютного показателя преломления среды.
3. Может ли абсолютный показатель преломления среды быть меньше единицы? Почему?
4. Дайте определение коэффициента отражения света.
5. Дайте определение коэффициента пропускания света.
6. Чему равна сумма коэффициентов отражения и пропускания света?