Экспериментальная установка и методика измерений
Измерение углов дифракции φ производится с помощью специального оптического прибора, который служит для измерения углов и носит название гониометра (рис.2.4).
|
|
|
Рис. 2.4. Вид установки. |
В состав прибора входят: спектральная (ртутная) лампа (1), тубус со щелью шириной 0.05 мм, объектив-коллиматор (2), собирающая линза (3), предметный столик с круговым лимбом, окуляр (5), дифракционная решётка (4).
Окуляр вращается вокруг оси кругового лимба, оставаясь направленным всегда по его радиусу. Лимб разделен на 360°. Вдоль шкалы лимба, расположен нониус, с помощью которого снимают показания в десятых долях градуса. Дифракционная решетка имеет четыре рабочие зоны, в которых расположены структуры с различными характеристиками. Для выбора исследуемой зоны на оправе решетки устанавливается шторка, перекрывающая остальные зоны.
Настройка установки проводится без дифракционной решетки. При включённой лампе щель, объектив, линза и окуляр центрируются вдоль одной оптической оси. Для того чтобы щель была расположена в фокальной плоскости объектива-коллиматора, и из линзы выходил параллельный пучок лучей, настраивается объектив. Изображение щели, наблюдаемое через окуляр, должно быть резким. Чёткость изображения подстраивается вращением фокусировочного винта окуляра.
После настройки объектива и окуляра на предметный столик устанавливается дифракционная решётка. Исследуемая зона решетки должна располагаться в центре столика и перпендикулярно оптической оси. При вращении окуляра должен наблюдаться ряд ярких и четких спектральных линий первого, второго и последующих порядков по обе стороны от центрального белого максимума.
При выполнении измерений окуляр поворачивается до совмещения вертикальной нити окуляра с линией спектра и снимается угловая координата окуляра по лимбу и нониусу с точностью до 0.1° (абсолютная приборная погрешность гониометра). Отсчет целых градусов проводится по шкале лимба против нуля нониуса. К этим данным добавляется количество десятых долей, снятых по шкале нониуса - первое деление нониуса, совпадающее с каким-либо делением шкалы лимба.
Спектр ртути состоит из следующих длин волн видимого диапазона: ярко-красная - 631,0 нм: две желтые - 576,9 нм и 579,2 нм; зеленая -546.0 нм: голубая - 491.6 нм; синяя - 435.8 нм: две фиолетовые – 407.7 нм и 404.7 нм.
Порядок выполнения работы
Соберите установку и проведите её настройку.
Измерьте угол дифракции φ для зелёной линии спектра первого порядка. Для этого необходимо совместить вертикальную нить в окуляре с зеленой линией в спектре сначала, справа от нулевого максимума. По лимбу и нониусу определите угловую координату окуляра N. Затем, перемещая окуляр в сторону белого максимума и далее, совместите нить окуляра с зеленой линией спектра первого порядка, расположенного слева. Снимите отсчет N '. Измерения проведите три раза.
Проведите аналогичное пункту 2 измерение угла дифракции для красной линии спектра первого порядка.
Полученные результаты измерений внесите а таблицы экспериментальных данных для каждой линии спектра.