Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Физико-технический институт

Кафедра экспериментальной физики

ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ И УГЛОВОЙ ДИСПЕРСИИ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЁТКИ
Отчёт по лабораторной работе
по дисциплине Физика 3.1
Исполнитель:
студент группы	3Н01				Мысков Т.С.					Дата сдачи
	группа				ФИО					Дата
Руководитель:
преподаватель	кафедры	ЭФ				Коротченко К.Б.					Дата
должность	кафедра				ФИО					Дата
Томск –							2022 г.

Цель работы: определить длину волны линий спектра источника света и угловую дисперсию дифракционной решетки.

Краткое теоретическое содержание работы¹

Дифракцией света называют:   отклонение от прямолинейного распространения света, если оно не может быть истолковано как результат отражения, преломления или изгибания световых лучей в средах с непрерывно меняющимся показателем преломления. 

Ход лучей через дифракционную решетку представлен на рис. 1.

Рис. 1. Ход лучей через дифракционную решётку

Обозначения:²

1. a –  ширина щели ;

2. b –  ширина непрозр. для света промежутка между двумя щелями ;

3. d=a+b – постоянная дифракционной решетки;

4. φ –  угол дифракции ;

5. –  разность хода между лучами, идущими от краев любых двух соседних щелей ;

6. L –  линза .

Условие, определяющее положение главных максимумов в дифракционном спектре имеет вид:  d*k*sin  

где d –  постоянная дифракционной решётки ;

φ –  угол дифракции      ;

k –  порядок/номер дифракционного максимума .

Экспериментальная часть

Проделав эксперимент, заполните таблицу.

Таблица 1

Порядок спектра	Цвет линии спектра	Угол дифракции		Среднее значение угла дифракции	Значение постоянной дифракционной решётки d, мм
		слева φ'	справа φ"
k=1	фиолетовый	2 12	358 12	2	0.01
	голубой	2 28	357 40	2 24
	зелёный	2 56	357 30	2 43
	жёлтый	3 10	357 18	2 56
k=2	фиолетовый	4 44	355 38	4 33
	голубой	5 20	354 40	5 15
	зелёный	6 00	354 28	5 46
	жёлтый	6 28	353 28	6 25
k=3	фиолетовый	7 02	353 20	6 51
	голубой	7 54	353 28	7 43
	зелёный	8 38	351 48	8 25
	жёлтый	9 16	351 04	9 06

Обработка результатов эксперимента

В качестве примера приведены расчеты длины волны для k=1.

Вычислите длины волн для k порядка, результаты занесите в табл. 2.

 419 ;  512 ;

 474 ;  349 .

Таблица № 2

Цвет линии спектра	нм			нм
	k=1	k=2	k=3
фиолетовый	349	793	1193	778.3
голубой	419	915	1343	892.3
зелёный	474	1005	1464	981
жёлтый	512	1118	1581	1070.3

Найдите угловую дисперсию дифракционной решётки, для этого из табл. 1 возьмите углы дифракции для двух участков ближайших спектров одного порядка и рассчитайте ∆φ, а также разность длин волн :

 0.4град .

    70 нМ   .

Определите угловую дисперсию двумя способами и сравните полученные результаты:

1.    5.7*10^(-3) град/м .

2.    5.8*10-3 град/м .

Подсчет погрешности измерений³

Выведите формулу относительной погрешности измерений для длины волны :

 D*sin()/k 

Подсчет погрешности:

λср фиол*(cos()*Δ)/sin()=37.4

 (cos()*Δ)/sin()=0.048  

Запишите окончательный результат:

 (778.3±37.4) нм 

Выводы⁴

Определили длину волны линий спектра источника света((778.3±37.4) нм ) и угловую дисперсию дифракционной решетки(5.8*10^(-3) град/м). Погрешность вычисления(46.7*100/778.3=4.8%) не превышает допустимый доверительный интервал в 5%

1 Дайте определение, используя теоретический материал методических указаний.

2 Распишите обозначения на рис. 1.

3 Для оценки погрешностей экспериментальных результатов рекомендовано учебное пособие: http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/method_work/method_work2/lab1/LabsMechMolecFiles/obrabotka.pdf

4 В выводах кратко излагаются результаты работы: полученные экспериментально или теоретически значения физических величин, их зависимости от условий эксперимента или выбранной расчетной модели, указывается их соответствие или несоответствие физическим законам и теоретическим моделям, возможные причины несоответствия. Необходимо объяснить следующее полученные результаты:

1. Как изменится относительное расположение линий в спектре с уменьшением d.

2. Объяснить схожесть или различие значений D – дисперсии, полученных двумя способами.