Изучение явления дифракции света с помощью дифракционной решетки
Цель работы: изучить явление дифракции в монохроматическом свете при помощи дифракционной решетки и щели.
Приборы и принадлежности: лазер, дифракционная решетка (или щель), измерительная линейка и экран.
Сведения из теории
Подробно теоретические сведения для данной лабораторной работы изложены в разделе 4.2.3. Дифракция. Принцип Гюйгенса – Френеля (стр. 243-253 данного учебного пособия).
Описание установки
Схема экспериментальной установки представлена на рис. 8.1, где: 1- оптическая скамья, 2 - источник света - лазер, 3 - рейтер для установки дифракционной решетки (или щели) 4; 5 - рейтер для установки экрана 6.
Так как в нашем случае в качестве источника света используется лазер, дающий когерентный строго параллельный малого сечения пучок света, то в установку нет необходимости вводить линзы, которые обычно ставят впереди и позади дифракционной решетки. Дифракционная картина получается четкой и при сравнительно небольшом расстоянии экрана до дифракционной решетки.
На рис. 8.2 сплошными линиями показаны лучи, дающие на экране в результате интерференции максимумы.
Порядок выполнения работы
1. Определение длины световой волны лазерного луча
1.1. Ознакомиться с установкой.
1.2. Дифракционную решетку вставить в рамку рейтера 3.
1.3. Включить лазер в сеть.
1.4. Направить луч лазера на дифракционную решетку и, передвигая вдоль скамьи рейтер 3, установить его в таком месте, чтобы дифракционная картина была четкой и, по возможности, занимала бы большую часть шкалы.
По шкале произвести отсчет координат хл и хп одномерных максимумов всех порядков слева и справа от нулевого максимума. Результаты занести в таблицу.
1.6. Измерить с помощью линейки расстояние L между дифракционной решеткой и плоскостью экрана. Выписать с дифракционной решетки значение постоянной решетки d.
1.7. Вычислить расстояние lk между максимумами каждого порядка, а также tg k. Найти k и sin k. Результаты занести в табл. 1.
1.8. По формуле
(см. 4.41 стр. 250) вычислить длину волны
лазерного луча по
данным для каждого порядка максимумов
и среднее значение длины волны <>.
|
d = , L = |
||||||
Поря-док макси- мумов |
хп |
хл |
lk = хп -хл |
tg
k
=
|
k |
sin k |
|
1 . . 5 |
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
Дифракция света.
Принцип Гюйгенса - Френеля.
Метод зон Френеля.
Дифракция света на одной щели. Условия максимума и минимума.
Как выглядит дифракционная картина от дифракционной решетки. Условия максимума. Как меняется картина с увеличением числа щелей.
Сравнить дифракционную картину от решетки в монохроматическом и белом свете.
Какими величинами характеризуют качество дифракционной решетки?
Что такое угловая (линейная) дисперсия дифракционной решетки. Как ее вычислить?
С чем связана необходимость введения “разрешающей силы” дифракционной решетки. Что это такое?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9