4. Обработка результатов измерений

Распределение интенсивности света при дифракции на одной щели и на решетке

Размер щели b =

Таблица 1 (для одной щели)

l		I
деления	мм	деления	мкА

Таблица 2 (для решетки)

l		I
деления	мм	деления	мкА

Определение постоянной дифракционной решетки

λ =

Таблица 3

Расстояние от решетки до экрана l	Порядок дифракционного спектра m	Расстояние между дифракционными максимумами xm	Постоянная решетки d

1. По результатам табл. 1 постройте график зависимости фототока от положения входного окошка фотоприемника по отношению к дифракционному спектру.

Величина фототока пропорциональна интенсивности падающего на фотокатод света. Поэтому полученный график дает распределение интенсивности света в дифракционном спектре. В тех же координатах построите теоретический график распределения интенсивности, приняв для максимумов приближенно ,m = 1, 2.… Для минимумов справедлива формула (1). Кроме того, отношения интенсивностей в максимумах определяются соотношением: I₀:I₁:I₂ =1:0,045:0,016.

2. По результатам таблицы 2 постройте график распределения интенсивности света в дифракционном спектре решетки.

3. По результатам табл. 3 найдите постоянную решетки d. Постоянную решетки можно найти из формулы дифракционной решетки (3).

Для вычисления d необходимо рассчитать угол дифракции . Ввиду малости угла дифракции  sin = tg . Как видно из рис. 8,

,

и тогда

. (5)

Рис. 8

4. Для каждого порядка спектра рассчитайте постоянную решетки и найдите .

5. Рассчитайте погрешность Δd и запишите окончательный результат в виде

.

6. Учитывая, что главные минимумы при дифракции на решетке определяются формулой (1), оцените ширину щелей решетки b, используя график распределения интенсивности света в дифракционном спектре решетки (см. пункт 1).

5. Дополнительное задание

1. Поставьте на оптическую скамью экран с круглым отверстием. Луч лазера должен попадать на отверстие. Зарисуйте наблюдаемую дифракционную картину.

2. Вместо экрана с отверстием установите на пути луча лазера оправку с тонкой проволокой. Зарисуйте дифракционную картину.

3. Замените оправку с проволокой на оправку с двумерной решеткой и также зарисуйте наблюдаемую картину.

4. По максимальным значениям токов найдите отношение интенсивности главного максимума и максимума 1-го порядка и сравните со значением, даваемым теорией.

5. Предложите способ измерения ширины щели с помощью явления дифракции, используя имеющиеся элементы установки. Проделайте необходимые измерения. Совпадает ли найденный вами размер с шириной щели, измеренной с помощью микрометра?