3. Контрольні запитання.

1. Яке явище називається дифракцією світла? Яка умова її спостереження?

2. В чому полягає принцип Гюйгенса-Френеля?

3. Які умови спостереження дифракційних максимумів і мінімумів при дифракції на одній щілині?

4. Що являє собою одномірна дифракційна гратка? Яка величина називається сталою (періодом) ґратки?

5. Які дифракційні максимуми називаються головними? Записати і пояснити умови їх спостереження.

6. Яка величина називається роздільною здатністю ґратки? Від чого вона залежить і в яких одиницях виражається?

7. Що називається величиною кутової дисперсії ґратки? Від чого вона залежить і в яких одиницях вимірюється?

8. Яке практичне використання дифракційних ґраток?

9. В чому суть методики виконання даної лабораторної роботи?

4. Домашнє завдання.

Необхідно вивчити зазначені нижче питання курсу фізики. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракція світла в паралельних променях на щілині. Одномірна дифракційна ґратка. Період (стала) ґратки. Головні дифракційні максимуми. Роздільна здатність і кутова дисперсія ґратки.

5. Лабораторне завдання.

В даній лабораторній роботі джерелом монохроматичного світла є оптичний квантовий генератор (ОКГ). Незначне розширення його променя дозволяє вважати, що ОКГ є джерелом плоских хвиль, які дифрагують на гратці ДГ (рис. 1).

Дифракція спостерігається на екрані Е, що віддалений від дифракційної ґратки на відстань L.

Методика виконання роботи полягає в тому, що за відомою довжиною хвилі  м та за виміряними в досліді величинами L та М (відстань від центра дифракційної картини до головного дифракційного максимуму з порядком m) і l (ширина робочої частини дифракційної ґратки, рівна діаметрові світлового променя) вираховуються величина періоду d, роздільної здатності R і кутової дисперсії D.

Рис. 1. Схема установки.

З формули (3) період ґратки , а з рис. 1 видно, що . Отже, період визначається за розрахунковою формулою

(8)

Використовуючи формули (6) і (7) і те, що в гратці працює загальна кількість щілини N = 1/d , одержуємо розрахункову формулу для визначення розділювальної здатності ґратки

(9)

Використовуючи формулу (7) і вираз (див. рис. 1.), одержимо розрахункову формулу для кутової дисперсії ґратки

(10)

Примітка: вмикати ОКГ тільки під керівництвом лаборанта, не допускати потрапляння лазерного променя в око.

6. Порядок виконання роботи.

1. Виміряти робочу ширину дифракційної ґратки за допомогою міліметрового паперу.

2. Ввімкнути ОКГ і підготувати установку так, щоб ґратка та екран були паралельні між собою і перпендикулярні до лазерного променя, а головний дифракційний максимум нульового порядку розташовувався в центрі екрана.

3. Виміряти відстань L від ґратки до екрана і відстань М від центра картини до максимумів першого, другого і третього порядків.

4. За формулами (8), (9), (10) вичислити величини d, R, D і знайти середнє арифметичне значення постійної дифракційної ґратки.

5. Результати вимірювань і розрахунків занести до таблиці:

							D, рад/м
Середн. арифм.

6. У висновках з роботи порівняти d з табличним значенням ґратки і проаналізувати залежність R і D від m.

7. Прилади та обладнання.

Оптична лава. Одномірна дифракційна гратка. Оптичний квантовий генератор. Екран з лінійною шкалою. Міліметрова лінійка.

8. Література.

8.1. Савельев И. В. Курс общей физики. Т.2. -М.; Наука, 1978, с. 125-130.

8.2. Яворский Б. М., Детлар А. А. Курс физики.. Т.З.-М.; Высшая школа, 1972, с. 61-63.

8.3. Геворкян Р. Г. Курс физики. М.; Высшая школа, 1979, с.423-432.

Лабораторне заняття № 3