Контрольні запитання.
1. Яке явище називають інтерференцією світла?
___________________________________________________________________ _____________________________________________________
2. Чому не можна спостерігати інтерференцію на екрані, освітленому двома звичайними лампами?
___________________________________________________________________ _____________________________________________________
3. Які джерела світла називають когерентними?
___________________________________________________________________ _____________________________________________________
4. Які світлові хвилі називають когерентними?
____________________________________________________________________ _____________________________________________________
5. Яка умова максимуму в інтерференційній картині?
6. Яка умова мінімуму в інтерференційній картині?
7. У чому полягає явище дифракції?
____________________________________________________________________ _____________________________________________________
_____________________________________________________
8. За яких умов можна спостерігати явище дифракції?
____________________________________________________________________ _____________________________________________________
_____________________________________________________
9. Як пояснити явище дифракції на основі принципу Гюйгенса?
____________________________________________________________________ _____________________________________________________
_____________________________________________________
10. Яке явище супроводжує явище дифракції?
____________________________________________________________________ _____________________________________________________
11. Як побудована дифракційна ґратка?
____________________________________________________________________ _____________________________________________________
_____________________________________________________
12. Для чого застосовують дифракційні ґратки?
____________________________________________________________________ _____________________________________________________
Лабораторна робота № 8
(Дата виконання)
Мета роботи: |
Визначити довжину хвилі, яка відповідає червоній, жовтій та фіолетової ділянкам спектра, та її частоту. |
Обладнання:
1. Прилад до визначення довжини світлової хвилі
2. Дифракційна ґрата
3. Лампа розжарення
ОПИС ПРИЛАДУ: Прилад (мал. 1) складається із дерев'яної лінійки 1 зі шкалою. З одного кінця закріплена рамка 2 для дифракційної грати. З другого кінця на лінійці знаходиться рухомий екран зі шкалою 3. Екран може рухатись вздовж всієї лінійки. Нуль шкали розташований у середині екрана. На нульової поділці екрана зроблено отвір.
Теоретичні відомості
Дифракція - це огинання хвилями країв перешкод - властива будь-якому хвильовому руху.
Уперше, відкривши інтерференцію, Юнг виконав дослід з дифракції світла, за допомогою якого були вивчені довжини хвиль, що відповідають світловим променям різного кольору. Вивчення дифракції отримало своє завершення в працях О. Френеля, який і побудував теорію дифракції, яка в принципі дозволяє розраховувати дифракційну картину, яка виникає внаслідок огинання світлом будь-яких перешкод. Таких успіхів Френель досягнув, об'єднавши принцип Гюйгенса ідеєю інтерференції вторинних хвиль. Принцип Гюйгенса-Френеля формулюється так: дифракція виникає внаслідок інтерференції вторинних хвиль.
Явище відхилення світла від прямолінійного поширення називається дифракцією світла.
Дифракційна грата, оптичний прилад, що є сукупністю великого числа паралельних, рівновіддалених один від одного штрихів однакової форми, нанесених на плоску або увігнуту оптичну поверхню. Чим більша кількість щілин на одиницю довжини ґратки, тим чіткіші інтерференційні максимуми.
За допомогою дифракційної ґратки одержують інтерференційну картину. Внаслідок дифракції на дифракційних гратах білого світла всі головні максимуми, крім центрального нульового максимуму, будуть забарвленими. Зі збільшенням довжини хвилі головні максимуми всередині розміщуються під великим кутами від центрального. Райдужна полоска, що містить сім кольорів - від фіолетового до червоного (підрахунок ведеться від центрального максимуму), називають дифракційним спектром.
Нехай дифракційна ґрата розташована таким чином, що на неї падає біле світло (мал.2). Внаслідок дифракції один з променів йде шляхом вказаним на мал 2. Інтерференція викликає підсилення цих хвиль в деяких напрямках.
Якщо між дифракційною решіткою та екраном розташувати лінзу, тоді на екрані побачимо декілька вузьких та яскравих кольорових смужок (дифракційний спектр).
Ці смужки створюються там, де падають промені, що мають різницю ходу пропорційну цілої кількості довжини хвилі - це мах інтерференційної картини.
З
мал. 2 видно, що
(1)
де
k - ціле число / порядок спектру /
λ - довжина хвилі падаючого світла
φ - кут відхилення променя
d - стала дифракційної грати
Якщо дивиться на джерело світла крізь дифракційну решітку 2 і отвір в непрозорому екрані 3 (мал. 1), можна спостерігати уявне зображення спектра на екрані. При цьому лінзою, що збирає паралельні промені в однієї точці, є наше око. Визначивши кут спостереження якогось кольору в спектрі, можна підрахувати і відповідні частоту й довжину хвилі.
Обираємо для спостереження перший дифракційний мах (спектр першого порядку), тоді формула ( 1 ) при k = 1 має вигляд : .
(2)