ph_lab_4 (3s)

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физики

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Физика»

Тема: Дифракционная решетка

Студент гр. 1205		Агеев А.А.
Преподаватель		Мыльников И.Л.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы: исследование дифракции света на прозрачной дифракционной решетке; определение параметров решетки и спектрального состава излучения.

Исследуемые закономерности.

Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонением от законов геометрической оптики. Дифракция, в частности, приводит к огибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени.

Различают два вида дифракции. Если лучи света, падающие на препятствие, и лучи, идущие в точку наблюдения, образуют практически параллельные пучки, говорят о дифракции Фраунгофера, в противном случае – о дифракции Френеля. Дифракция Фраунгофера возникает, когда источник и точка наблюдения расположены от препятствия очень далеко или при собирании параллельных лучей линзой.

Прозрачная дифракционная решетка представляет собой пластину из прозрачного материала, на поверхности которой нанесено большое число параллельных равноотстоящих штрихов. Ширина прозрачной полосы (щели) b, расстояние между серединами щелей d, общее число щелей N. Пусть на решетку нормально падает плоская монохроматическая волна и дифракционная картина наблюдается на экране Э, установленном в фокальной плоскости линзы Л (рис. 1).

Рис. 1 – Дифракционная решетка

Интенсивность света, распространяющегося под углом φ к нормали после дифракции на правильной структуре из N щелей:

Первый множитель обращается в нуль в точках, для которых

В этих точках интенсивность, создаваемая каждой из щелей в отдельности, равна нулю.

Второй множитель принимает значения 2 N в точках, удовлетворяющих условию

Условие определяет положение максимумов интенсивности, называемых главными. Число m дает порядок главного максимума. Максимум нулевого порядка только один, максимумов 1-го, 2-го и т. д. порядков имеется по два. При выполнении условия амплитуда световой волны за системой из N щелей возрастает в N раз по сравнению с интенсивностью света, прошедшего через каждую щель, а интенсивность – в N².

Между двумя главными максимумами (при одновременном выполнении sin(Nδ) = 0 и sinδ = 0) возникает N – 1 минимум, где sin(Nδ) = 0, но sinδ  0 . Направление добавочных минимумов определяется условием

Условие переходит во второй множитель и вместо минимума формируется максимум.

Протокол наблюдений

Лабораторная работа № 4

«Дифракционная решетка»

Выполнил студент группы аааааааааа аааааааааааааааааааааааа

Измерение углов дифракции для линий цвета

Цвет	Желтый				Зеленый				Синий
	0	1	2	3	0	1	2	3	0	1	2	3

Константы эксперимента

Длина волны зеленого цвета	Постоянная решетки	Длина решетки	Число штрихкодов на решетке
		1,5

Определение длины волны и характеристик дифракционной решетки

Цвет спектральной линии	Угловой коэффициент	Длина волны	Порядок спектра, m	мин/нм		нм
Желтая			1
			3
Зеленая			1
			3
Синяя			1
			3

Контрольные вопросы:

1. В чём сущность явления дифракции? При каких условиях дифракционные явления заметны?

34. Мы слышим звуки, доносящиеся из-за угла, но не видим источника. Объясните это различие в распространении звуковых и световых волн.