12

Томский межвузовский центр дистанционного образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (тусур) Кафедра физики

Лабораторная работа по курсу «Общая физика»

ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ОТ ЩЕЛИ

Выполнил

Студент тмцдо

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью данной работы является изучение дифракции Фраунгофера на щели и определение размеров щели дифракционным методом.

2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

Дифракция света на щели исследуется на экспериментальной установке, схематично изображенной на рис.2.1.

3

2

1

1  лазер; 2  щель; 3  экран с миллиметровой шкалой

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема наблюдения дифракции Фраунгофера с использованием в качестве источника света лазера

Пучок когерентных параллельных лучей, испускаемых лазером 1, падает на щель 2. Регулируя щель микровинтом, можно ограничить фронт волны и вырезать лишь узкий плоский участок. В этом случае за щелью образуется поле вторичных волн, которые создают дифракционную картину, наблюдаемую на экране 3, отстоящем достаточно далеко от щели.

3. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Условие минимума при дифракции света дается соотношением:

b×sin = +2m/2 = + m (3.1)

где b  ширина щели;

  угол дифракции;

  длина волны излучения;

m= 1,2,3,4 ….  порядок минимума.

Из рисунка 2.1 углы дифракции _m определяются как:

tg_m = (2x_m)/(2l), (3.2)

где 2x_m – расстояние между минимумами m,

l – расстояние от щели до экрана.

Поскольку углы дифракции малы, можно считать верным равенство:

tg_m  sin_m  _m, (3.3)

Метод наименьших квадратов для построения графика по экспериментальным точкам:

(3.4)

(3.5)

(3.6)

(3.7)

(3.8)

(3.9)

(3.10)

(3.11)

(3.12)

(3.13)

(3.14)

Длину волны  можно определить, если использовать метод наименьших квадратов для проведения прямой dbl_x1= f(b). В этом случае  определяется через угловой коэффициент прямой.

(3.15)

Ширину щели можно определить через угловой коэффициент прямой.

(3.16)

Абсолютная погрешность вычисления ширины щели дифракционным методом находим по формуле.

(3.17)

Необходимая для вычисления абсолютной погрешности относительная погрешность зависит от относительных погрешностей определения длины волны лазера и углового коэффициента второй прямой:

. (3.18)

Погрешность определения длины волны лазера равна относительной погрешности вычисления углового коэффициента первой прямой:

(3.19)

(3.20)