2. Описание установки и метода измерений

Задача измерения длины волны с помощью решетки с известной постоянной d сводится к измерению углов , под которыми наблюдаются дифракционные максимумы.

Оптическая схема установки приведена на рис. 8.

Рис. 8

Источник света 1 освещает щель 2, находящуюся в фокальной плоскости линзы 3 коллиматора. После коллиматора параллельный пучок света, падает по нормали на дифракционную решетку 4, установленную на столике прибора. Дифрагированная световая волна попадает в объектив 5 зрительной трубы 6 и наблюдается в окуляр 7.

Измерения углов дифракции производятся с помощью оптического прибора – гониометра (рис. 9).

Рис. 9

Его основные части: зрительная труба 1, ее окуляр 2, винт фокусировки трубы 3, отсчетный микроскоп 4, столик 5, коллиматор 6, микрометрический винт коллиматора 7, регулирующий размер щели коллиматора. Зрительная труба укреплена на вращающемся основании 8.

Измерение углов, под которыми наблюдается дифракционный максимумы, производится с помощью отсчетного устройства. Величина угла  определяется по лимбу, который рассматривается через окуляр микроскопа 4 при включенном освещении. На поверхности стеклянного лимба нанесена шкала с делениями от 0° до 360°. Оцифровка делений произведена через 1°. Каждый градус разделен на три части. Следовательно, цена деления лимба равна 20'. (При принятом способе измерения не используется обратное изображение и шкала в правом окне поля зрения отсчетного микроскопа.) Поле зрения отсчетного микроскопа изображено на рис. 10.

Рис. 10

Отсчет производится следующим образом. В левом окне наблюдаются изображения диаметрально противоположных участков лимба и вертикальный индекс для отсчета градусов. Число градусов равно видимой ближайшей левой от вертикального индекса цифре на верхней шкале. Число минут определяется с точностью до 5' по положению вертикального индекса. Отсчет на рисунке примерно равен 0°15´.

3. Порядок выполнения работы

1. Включите источник света (спектральную лампу) перед щелью коллиматора. Лампа разгорается в течение 5-7 минут.

2. Ознакомьтесь с установкой и заполните таблицу спецификации измерительных приборов.

Название прибора	Пределы измерения	Цена деления	Инструментальная погрешность

3. Поворачивая зрительную трубу, совместите перекрестие окуляра с изображением щели коллиматора. Изображение щели должно быть отчетливо видно и иметь ширину около 1 мм. Если изображение размыто, обратиться к лаборанту или преподавателю.

4. Вращением оправы окуляра трубы добейтесь четкого изображения визирного креста в поле зрения окуляра.

5. Установите дифракционную решетку с известной постоянной на столике гониометра так, чтобы ее плоскость была перпендикулярна оси коллиматора.

6. Включите освещение гониометра.

7. Поворачивая зрительную трубу влево и вправо, наблюдайте линии спектра лампы, располагающиеся симметрично от нулевого (неокрашенного) максимума. Зрительную трубу следует поворачивать медленно и плавно. Определите число видимых порядков спектра с каждой стороны от нулевого максимума. Одновременно проследите, чтобы отсчет по шкале лимба при наблюдении линий спектра не выходил за пределы интервала углов от 20° до 270°. В противном случае освободите винт столика 5 и поворотом насадки с этим винтом вокруг вертикальной оси прибора ввести требуемый участок лимба. После чего винт снова закрепите. Это дает возможность не переходить через нуль шкалы лимба при измерениях и тем самым упрощает расчеты.

8. Произведите измерение углов, при которых наблюдаются различные линии в спектрах ±1, ±2, ±3 и т.д. порядков. Для этого к каждой линии слева и справа от центральной последовательно подведите перекрестие окуляра зрительной трубы. Отсчет производите по лимбу с помощью отсчетного микроскопа, как описано выше. В работе необходимо измерить длины волн, цвета которых указаны преподавателем, но не менее двух спектральных линий.

9. Данные измерений занесите в табл. 1. При измерениях через α обозначено угловое положение линий спектра справа от нулевого максимума, а через β – слева от нулевого максимума.

Таблица 1

Постоянная решетки d =

Цвет линии	n	Угловое положение линии спектра			λ
		α справа от нулевого максимума	β слева от нулевого максимума
	1 2 3
	1 2 3