Описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка состоит из линейки, на которой укрепляется дифракционная решетка перпендикулярно линейке, и движка со шкалой и щелью (рис. 22.2). За щелью устанавливается источник света (электрическая лампочка). При наблюдении глазом, расположенным близко к решетке, источника белого света, дифракционная картина представляет собой чередование спектров различных порядков, расположенных симметрично относительно центрального максимума. На рисунке 22.3 изображены схематически спектры разных порядков, даваемые решеткой при пропускании через нее белого света. В центре лежит узкий максимум нулевого порядка, у него окрашены только края. По обе стороны от центрального максимума расположены два спектра первого порядка, затем два спектра второго порядка и т.д. Положения красного конца спектра m-того порядка и фиолетового конца спектра (m+1)-го порядка определяются соотношениями (взято вмкм):

,(22.4)

При условии 0,76m0,40(m+1) спектрыm-го и (m+1)-го порядков частично перекрываются. Из неравенства получается, чтоm1. Следовательно, частичное перекрывание начинается со спектров второго и третьего порядков.

Угол отклонения на m-ый максимум определяется по формуле

, (22.5)

где z– расстояние от движка до решетки,

расстояние от центрального максимума до максимумаm-го порядка.

Окончательная формула для расчета длины световой волны имеет вид:

. (22.6)

Порядок выполнения работы

1. Включите источник света.

2. Расположите экспериментальную установку на столе на расстоянии 3-6 мот источника света.

3. Направьте прибор на лампу так, чтобы через щель движка, сделанную на нулевом делении шкалы, была видна нить накала лампы. Тогда по обе стороны от окна движка на черном фоне над шкалой появляются дифракционные спектры, как показано на рисунке 22.3. Если положение спектров получается наклонное по отношению к шкале, то поверните рамку с решеткой на некоторый угол вокруг шурупа, на котором укреплена рамка, и закрепите прибор гайкой шарнира.

4. По шкале движка, рассматриваемой через решетку, определите расстояние красных и фиолетовых лучей спектров 1-го и 2-го порядков, расположенных по обе стороны от щели. Измерьте расстояние z от дифракционной решетки до движка по линейке. Все данные занесите в таблицу.

Таблица –Экспериментальные данные

c	z	m					σ	δ
		+1
		–1
		+2
		–2

5. Проведите аналогичные измерения еще для двух различных значений z.

6. Определите длины световых волн для красных и фиолетовых лучей по формуле (22.6). Результаты заносите в таблицу.

7. Определите среднее значение длины волны красного и фиолетового цветов по формуле .

Определите абсолютные и относительные погрешности по формулам: , .

Полученные значения внесите в таблицу.

8. Окончательный результат запишите в виде:

, .