Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и

Николая Григорьевича Столетовых»

Кафедра: «ФПМ»

Дисциплина: Физика

Лабораторная работа № 3.07

Утверждена на методическом

семинаре кафедры ФПМ

Зав. кафедрой______________

Техника безопасности

1. Изучить задание данное в методических инструкциях.

2.Строго соблюдать порядок выполнения работы, описаний и инструкций.

3. Во время работы убедиться, что светофильтр хорошо укреплен на оптической скамье.

4. На рабочем месте не должно быть посторонних предметов. Твердо знать, где расположен общий выключатель и порядок пользо­вания им.

6. После окончания работы отключить источник питания и привести в порядок рабочее место.

Лабораторная работа № 3.07 Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки

Приборы и принадлежности: две дифракционные решетки, светофильтры, установка для измерений.

Введение

1. Дифракция

Явление дифракции света состоит в том, что световые волны могут отклонятся от направления прямолинейного распространения света, когда на его пути встречаются препятствия. Это свойство света, огибать встречающиеся препятствия особенно заметны, если размеры препятствий сравнимы с длиной волны.

Решение задач дифракции заключается в нахождении распределения освещенности после встречи света с препятствиями. Строгое решение такой задачи является очень сложным на основе теоремы Максвелла, однако, на основе принципа Гюйгенса-Френеля оно может быть сильно упрощено. Ограничимся рассмотрением дифракции в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера).

2. Дифракция на одной щели

Представим себе, что в перегородке Д вырезана узкая, длинная прямолинейная щель шириной d (рис.1). На перегородку по нормали к ней попадает пучок параллельных монохроматических лучей с длиной . В некоторый момент времени волновая поверхность достигнет перегородки и закроет щель. Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждая точка волновой поверхности будет источником вторичных волн, которые являются когерентными и могут интерферировать. Выясним, что будет наблюдаться вследствие интерференции вторичных волн, распространяющихся под углом  к нормали, проведенной к перегородке.

Рис.1

Разность хода крайних лучей:  = СД = d sin .

Допустим, что на щели укладывается четное число зон Френеля – 2n. Разность хода от двух соседних зон равна /2. Такие волны погасят друг друга. На экране Э за линзой (рис.1) в точке В образуется дифракционный минимум. Условие образования минимума запишется:

d·sin φ = ±2K·(λ/2) (1)

K= 0, 1, 2, …

Если же на щели укладывается нечетное число зон Френеля (2K+1), то для некоторого угла получится максимум освещенности, условие образование которого примет вид:

d·sin φ = ±(2K+1)·(λ/2) (2)

K= 0, 1, 2, …

К – определяет порядок (номер) максимума или минимума. Распределение освещенности на экране за щелью показано на рис.2. (0,1,2-максимумы освещенности, между которыми расположены темные полосы минимума освещенности). Положение максимумов зависит от длины волны. При освещенности щели белым светом, начиная с 1-го, будут расположены в спектр.

Рис.2