Фізика(готові лабораторні роботи) / yo / lr41-u / lr41

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра фізики

Група РТ-8

Лабораторна робота №41

Тема: “Вивчення явища дифракції світла”

Виконав: Чернега П.В.

Перевірив: Алексюк В.Ю.

Житомир

2004р.

Мета роботи: вивчити явище дифракції світла за допомогою дифракційної гратки.

Прилади і матеріали: гоніометр, дифракційна гратка, освітлювач, світлофільтри.

Теоретичні відомості

Дифракцією називається сукупність явищ, що спостерігаються при поширенні світла з різкими неоднорідностями (малі отвори, щілини, границі непрозорих тіл тощо) і зв'язаних з відхиленням від законів геометричної оптики.

Дифракційною граткою називається сукупність великого числа однакових щілин, що знаходяться на однакових відстанях одна від одної (рис. 41.1). Відстань між серединами, сусідніх щілин називається періодом ґратки. При нормальному падінні плоскої світлової хвилі на дифракційну гратку на екрані спостерігається дифракційна картина, що являє собою симетрично розташовані (відносно оптичної осі системи) зображення джерела світла. Ці зображення називаються головними дифракційними максимумами. Вони нумеруються по порядку в обидва боки від центрального, якому присвоюється нульовий індекс. Індекс головного дифракційного максимуму називається порядком максимуму.

Положення головних дифракційних максимумів визначається рівнянням:

де сі - постійна дифракційної ґратки; ер - кут, під яким спостерігається відповідний максимум; п - порядок максимуму (п = 0, ±1, ±2,...); Я -довжина світлової хвилі.

Визначивши кут ф для дифракційного максимуму порядку п і знаючи постійну дифракційної ґратки сі , з (41 . 1) знаходимо:

' (41.2)

п тобто визначаємо відповідну довжину світлової хвилі.

Описання установки

На нерухомій платформі 9 встановлено дифракційну гратку 3 з періодом £/= 0,01 мм (гратку можна побачити, знявши кришку корпуса 2), освітлювач 1 зі світлофільтром 8, коліматор зі щілиною 7. Для спостереження дифракційної картини слугує сектор 5 з матовим - екраном, що повертається навколо вертикальної осі гвинтом 6. Кут повороіу відраховується за кутомірною шкалою з ноніусом 4.

Порядок виконання роботи

1. Ввімкнути через знижуючий трансформатор освітлювач 1 в мережу. Візуально перевірити наявність головних дифракційних максимумів.

2. Вставити в тримач світлофільтр. Визначити кути, під якими видно дифракційні максимуми ліворуч фл і праворуч фп від нульового максимуму.

3. Аналогічні вимірювання провести для інших світлофільтрів, кольори яких вкаже викладач.

4. Згідно з формулою (41.2) визначити довжини хвиль монохроматичного світла. Знайти похибку вимірювань.

5. Результати вимірювань і обчислень занести в таблицю.

, d=0.01·10^-3 , тобто визначаємо відповідну довжину світлової хвилі.

№ п/п	Колір	Порядок спектра				, нм
1	Ф	1	1°50’	3º	2º25’	422
2	З	1	3°	3º30’	3º15’	567
3	Ч	1	3°30’	4º	3º45’	654
4	Ф	2	5°	6º	5º30’	479
5	З	2	6°	7º	6º30’	566
6	Ч	2	7°	8º30’	7º45’	674
7	Ф	-1	3°30’	2º30’	3º	503
8	З	-1	3°45’	3º30’	3º37’	610
9	Ч	-1	4º30’	3º45’	4º7’	717
10	Ф	-2	6º15’	5º15’	5º45’	490
11	З	-2	7º30’	6º15’	6º52’	587
12	Ч	-2	8º30’	7º30’	8º	695

Контрольні запитання

1. Чим відрізняється дифракція Фраунгофера від дифракції Френеля?

Дифракція Фраунгофера це дифракція плоских світлових хвиль, а дифракція Френеля – дифракція сферичних хвиль.

2. Вивести формулу для дифракційного максимуму.

3. Чим відрізняються головні і вторинні дифракційні максимуми, одержані за допомогою дифракційної гратки?

Коли інтенсивність світла , дифрагованого на N щілинах, зростає в N² раз порівняно з інтенсивністю світла, що проходить крізь одну щілину, то максимуми, що виникають за даних умов називаються головними максимумами. А між двома сусідніми додатковими мінімумами утворюються максимуми , які називаються вторинними.

4. Яке найбільше число спектрів можна отримати за допомогою даної дифракційної гратки.

В даній лабораторній роботі максимальне число спектрів було рівне

Задача №31-20

На дифракционную решетку с периодом под углом падает монохроматический свет с длиной волны нм. Определить угол дифракции, соответствующий второму главному максимуму.

нм

n=2

- ?

Відповідь:

4