Контрольні запитання

1. Що називається дифракцією світла?

2. Яка умова виникнення головних дифракційних максимумів?

3. У чому суть принципу Гюйгенса Френеля?

4. Що таке дифракційна решітка і які її основні характеристики?

5. Як визначити довжину монохроматичної світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки?

6. Яким чином дифракційна решітка розкладає біле світло у спектр?

7. У яких технічних пристроях використовуються дифракційні решітки?

Література: [ 1,§6.1–6.3; 2,§177–181; 3,§125–130].

Лабораторна робота Опт.6

ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ В БІЛОМУ СВІТЛІ ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФРАКЦІЙНОЇ РЕШІТКИ

Мета роботи: ознайомитися з явищем дифракції світла і використанням цього явища для визначення довжини хвилі в білому світлі за допомогою дифракційної решітки.

Основні теоретичні відомості

Цей метод визначення довжини світлової хвилі полягає в тому, що дифракційний спектр спостерігається безпосередньо на екрані без допомоги лінзи. Роль лінзи виконує кришталик ока, який фокусує паралельні промені на сітківці ока.

Із умови максимуму для дифракційної решітки

d sin=k. (6.1)

видно, що, визначивши кути відхилення променів для певної світлової смуги при відомому періоді решітки d, можна для різних порядків (k = =1,2,3,...) вирахувати довжину хвилі за формулою

 = d sin/ k. (6.2)

У даній роботі використовується установка, яка складається із штатива, на якому з одного боку розміщена нерухомо дифракційна решітка ДР, а з іншого вузька вертикальна щілина Щ, яка може переміщуватися вздовж штатива (рис. 14). У площині щілини міститься шкала АА^/з міліметровими поділками. Всі елементи схеми встановлені на оптичній лаві.

Світлова хвиля, яка падає на дифракційну решітку, є плоскою, оскільки відстань lміж вертикальною щілиною Щ і дифракційною решіткою ДР велика. Дифракційний спектр спостерігається візуально. Дифракційна решітка розміщується між вертикальною щілиною та оком. Переміщенням вертикальної щілини вздовж штатива домагаються чіткого зображення дифракційної картини, яка являє собою симетрично розміщені дифракційні спектри відносно щілини (рис. 15). Суцільні спектри, що розміщені праворуч і ліворуч від центральної смуги, називаютьсяспектрами першого, другого і третього порядків. Спектри, починаючи з другого, третього і т. д. порядків, частково накладаються один на одного. В роботі визначають довжини фіолетового Ф і червоного Ч світла.

Щоб зрозуміти цей метод, розглянемо рис. 14, з якого видно, що

l, (6.3)

де ₁кут, під яким спостерігається кольорова смуга першого дифракційного спектра. Для малих кутівможна припустити, що tg= sin.

Тоді формула (6.2) матиме кінцевий вигляд

(lk). (6.4)

Використовуючи формулу (6.4), визначимо довжини хвиль фіолетового і червоного світла, спостерігаючи спектри І (k = 1) і ІІ (k = 2) порядків.

Потрібне устаткування: дифракційна решітка, точкове джерело світла (лампа розжарювання), вертикальна щілина, оптична лава, міліметрова шкала, лінійка.