Описание установки
С
хема
установки изображена на рис. 9.2. На
оптической скамье расположены: осветитель
(лампа или лазер), линейка со щелью и
дифракционная решётка. Щель
вырезает из пучка белого света узкую
полосу. Волны разной длины, проходя
через решётку, вследствие дифракции
отклоняются на разные углы. Роль линзы
(см. рис. 9.1, б) в данной установке играет
хрусталик глаза. Хрусталик соберёт
лучи, отклонённые на один и тот же угол
(на рис. 9.2 они обозначены сплошной
линией), и глаз спроецирует изображение
спектра на линейку, на шкале которой и
наблюдаются изображения максимумов.
Проецируемые глазом лучи обозначены
пунктирными линиями.
Изучив рис. 9.2, убедитесь, что среднее для любого максимума значение sin нетрудно определить, зная гипотенузу b прямоугольного треугольника и среднее значение отклонения l луча для конкретного цвета. Две шкалы позволяют найти расстояния L, l1 и l2 для каждого максимума.
Для выполнения расчётов нужно вывести и записать формулы для определения sin и длины волны. Сделайте это!
Задание 1. Наблюдение дифракционной картины и определение
Длины волны излучения лазера
Внимание! Меры предосторожности:
Не направляйте лазерное излучение в глаза! Прямое попадание в глаза лазерного излучения опасно для зрения!
С разрешения руководителя работ включите лазер и установите экран и решётку так, чтобы дифракционная картина была наиболее чёткой.
Изменяя расстояние L, посмотрите, как это влияет на положение максимумов. Опишите и зарисуйте то, что Вы наблюдали.
Установите дифракционную решётку на определённом расстоянии L от щели и измерьте расстояния l1 и l2 (см. рис. 9.3) для максимумов первого порядка. Вычислите длину волны излучения лазера. Оцените абсолютную и относительную погрешности измерения, запишите результат для длины волны лазера.
Задание 2. Определение длин волн некоторых цветов спектра
В этом задании источником света является лампа накаливания, дающая непрерывный спектр.
Измерения в задании 2 проводятся в соответствии с инструкцией на рабочем месте. Результаты измерений заносятся в табл. 9.1. Следует определить расстояния l1 и l2 для каждого цвета четыре раза: при двух значениях k и двух разных расстояниях L.
Таблица 9.1
№ п.п. |
Цвет |
k |
L, |
l1, |
l2, |
<l>, |
sin |
, |
|
Красный Зеленый Фиолетовый |
1 |
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Красный Зеленый Фиолетовый |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Красный Зеленый Фиолетовый |
1 |
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Красный Зеленый Фиолетовый |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|