оптика / Лабораторки
.PDFэто выражение задает условия главных максимумов.
Таким образом, полная дифракционная картина для двух щелей
определяется из условий: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ка |
|||
аsinφ=λ, 2λ, |
3λ,…- главные минимумы; |
|
|
|
|
|
е |
|||||||||
d sinϕ = λ |
, |
3 |
λ , |
|
5 |
λ ,K - дополнительные минимумы; |
|
|||||||||
2 |
2 |
|
||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
dsinφ=0, |
λ, 2λ, |
3λ…-главные максимумы; |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т.е. между двумя главными максимумами располагается два дополнительных |
||||||||||||||||
минимума, при четырех щелях три и т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
||||||
Если дифракционная решетка состоит из N щелей, то условие главных |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
о |
|
|
|
минимумов является условие (4), условием главных макс мумов условие (5), а |
||||||||||||||||
условием дополнительных минимумов |
|
|
|
б |
л |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
d sinϕ = ±m |
λ |
|
|
|
|
|
(7) |
|||
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где m=1, 2…, N-1, N+1, 2N-1, 2N+1,…) |
б |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m может принимать все целочисленные значен я, кроме 0, N, 2N,…, т.е. кроме тех, при которых условие (7), переходит в условие (5). Следовательно, в случае N щелей между двумя главными максимумами располагается N-1 дополнительных минимумов, создающих весьма слабый фон.
Чем больше щелей N, тем больше световой энергии пройдет через решетку, тем больше минимумов образуется между двумя соседними главными максимумами, и более интенсивными и более острыми будут максимумы.
На рисунке представлена дифр кционная картина от шести щелей, т.к.
(m=0), разложатся в дифракционный спектр, фиолетовая область которого будет обращена к центру дифракционной картины, красная наружу (рис.).
модуль sinϕ не может быть больше единицы, то число главных максимумов |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
о |
н |
н |
ая |
d |
|
|
|
|
|
|
|
m ≤ |
|||||
|
|
|
|
|
р |
λ |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
|||
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По ожение главных максимумов зависит от длины волны λ. Поэтому при |
||||||||||
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пропускании через решетку белого света все максимумы, кроме центрального |
|||||||||||
Э |
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31
|
|
к з ф |
|
к з ф |
|
|
|
|
ф з к |
ф з к |
|
ка |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m= -2 |
|
m= -1 |
m=0 |
|
|
|
m= 1 |
|
m=2 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Это свойство дифракционной решетки используется для исследования |
|||||||||||||||||||||||||||
длин волн и интенсивностей всех монохроматических компонен ов. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Важнейшими спектральными характеристиками решеткит |
являются |
||||||||||||||||||||||||||
дисперсия D и разрешающая способность R. |
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
dϕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. Дисперсия D определяет угловое или линейное расстояниео |
между |
||||||||||||||||||||||||||
двумя спектральными линиями, |
отличающимися по дл не волны на единицу, |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|||||
например на 1 нм или на 1 А (1нм = 10-9 м; |
1 А = 10-10 м) |
|
|
||||||||||||||||||||||||
а) |
Угловая |
дисперсия. |
Угловой |
дисперсией |
решетки |
называется |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
величина: |
|
Dϕ |
= |
|
dλ |
, где dϕ — угловое расстояние между двумя близлежащими |
|||||||||||||||||||||
линиями, |
|
dλ |
|
- разность длин |
волн эт х л н бй. Следовательно, |
угловая |
дисперсия определяет угловое расстояние между линиями, отличающимися по
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
Угловую дисперсию измеряют, |
например в |
|||||||||||||||
длине волны на единицу (1 А ). |
|||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
аяd × cosϕ × ¶ϕ = k × ¶λ, |
период решетки и чем выше |
|||||||||||||||
рад/ А |
|
или в град/ А . Она тем больше, чем меньшеб |
|||||||||||||||||||||||||
порядок наблюдаемого спектра. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Действительно, |
|
дифференцируя |
|
условие главных |
максимумов: |
||||||||||||||||||||
d ×sinϕ = k × λ слева по φ, а спр ва по λ имеем: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
откуда |
|
|
|
|
н |
н |
|
D = |
dϕ |
= |
|
k |
|
|
|
|
|
(1) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
dλ |
d cosϕ |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
ϕ |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как обычно угол φ – мал, то можем записать (1) в виде: |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
т |
|
о |
|
|
|
D |
|
= |
dϕ |
= |
|
|
k |
|
≈ |
k |
|
|
|
||||
|
|
|
|
к dλ |
|
|
|
|
|
ϕ |
|
dλ |
|
|
d cosϕ |
|
|
d |
|
|
|
||||||
|
|
|
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
б) Линейная дисперсия. Линейной дисперсией решетки называется |
|||||||||||||||||||||||||
величина |
Dl = |
dl |
, где dl – расстояние на экране или на фотопластинке между |
||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двумя близкими линиями, dλ - разность длин волн этих линий. Следовательно, |
|||||||||||||||||||||||||||
инейная |
дисперсия |
|
определяет |
|
линейное |
|
расстояние между |
линиями, |
|||||||||||||||||||
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
отличающимися по |
длине волны |
|
на единицу ( |
1 А ). Линейную |
дисперсию |
||||||||||||||||||||||
измеряют, например в мм/ |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Разрешающая |
способность |
решетки R. Если излучается |
совокупность близких |
по λ волн, то |
ка |
их спектральные линии могут |
перекрываться. Разрешающая способность показывает, какие близлежащие спектральные линии, различающиеся на небольшую величину λ , можно
видеть еще раздельно. Для разрешения двух спектральных линий существует |
|
так называемый критерий Рэлея. |
е |
По критерию Рэлея разрешенными |
(различимыми) называются две волны, для которых максимум интенсивности
одной совпадает с минимумом другой (Рис.1) Найдем разр шающую |
||||||||||||||||||||||||||||||||
способность дифракционной решетки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
J |
|
|
|
|
|
|
|
Условие к-го максимума для тв лны λ1: |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d ×sinϕ = k ×λ |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
о1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ближайший |
|
|
|
|
к |
нему |
минимум |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
располагается |
|
|
|
|
л |
согласно d ×sinϕ = ± |
mλ |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
|
угле |
ϕmin |
|
|
|
|
|
удовлетворяющем |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= ϕ + δϕ , |
|
||||||||||||||||||||||
λ1 |
λ2 |
|
|
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
m'λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
услов ю: |
d sinϕmin |
= |
N |
; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Рис. 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
|
и |
|
|
, тогда: |
|
|
|
|
λ2 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
m'= m × N ±1 |
|
d ×sinϕ = k × λ2 + N |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
т.е. видны под одним и тем |
||||||||||||
Так как по критерию Рэлея они совпадают, |
||||||||||||||||||||||||||||||||
же углом φ, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k × λ = k × λ |
2 |
+ |
λ2 |
; |
|
k × (λ - λ |
) = |
λ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
N |
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
н |
|
н |
|
ая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
λ |
|
= k × N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Dλ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
R = |
|
λ |
|
= kN |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2) |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
Dλ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Величина |
(2) |
называется |
|
|
разрешающей |
|
|
|
способностью |
решетки |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
(безразмерная величина), где Dλ |
- минимальная |
|
|
разность длин |
волн двух |
|||||||||||||||||||||||||||
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
спектральных линий, при которой эти линии воспринимаются раздельно, к – |
||||||||||||||||||||||||||||||||
порядок спе трат, N – число щелей решетки. Из (2) следует, что чем меньше Dλ |
около даннойк длины полны λ, тем более близкие волны можно наблюдать разд льно в дифракционном спектре и дифракционная решетка позволяет
разрешить тем более две близкие спектральные линии, чем больше число |
||
ще ей онае |
имеет, и чем выше порядок спектра мы наблюдаем. |
|
Э |
л |
|
|
|
|
|
|
33 |
Устройство газового лазера
Основным элементом газового лазера является газоразрядная трубка 1(см. рис.). Трубка имеет накаливаемый катод 2 и анод 3. В трубке находится смесь
гелия и неона. |
Парциальное давление |
|
гелия |
1 мм ртутного столба. При |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
е |
|
накаленном катоде трубки и поданном между ее электродами высо ом |
|||||||||||||||||||||||||||
напряжении в |
|
наполняющих ее |
газах |
|
|
|
поддерживается |
т |
св тящийся |
||||||||||||||||||
электрический разряд, во время которого напряжение на трубке около 1,5какВ, |
|||||||||||||||||||||||||||
при токе через трубку до 30мА. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
5 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
2 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
б |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
В электрическом разряде уд р ми электронов возбуждаются атомы гелия. Затем возбужденные атомы гелия, ст лкиваясь с атомами неона, сообщают
последним энергию, необходимую для перевода их в свою |
очередь в |
|
возбужденное состояние. Таким образомая |
, в трубке создается так |
называемая |
активная среда, состоящая из атомов неона, обладающих инверсной |
||||
заселенностью энергетическихнуровней. |
|
|||
Переходы с этих уровней на невозбужденные уровни могут обеспечить |
||||
|
|
р |
|
|
генерацию когерентного индуцированногон |
излучения с длинами волн 632,8 и |
|||
1150 нм. |
т |
|
усилить генерацию видимого излучения с длиной |
|
При необходимостио |
волны 632,8 нм применяются зеркала 4 и 5, отражающие, а, следовательно, и |
|||||
|
|
|
к |
|
|
усиливающие олько видимое излучение. Тогда первые же кванты спонтанного |
|||||
излучения, многократно |
отражаясь |
от зеркал резонатора, вызывают |
|||
|
|
е |
|
|
|
лавинообразное увеличение интенсивности света с длиной волны 632,8 нм. |
|||||
|
Лаз рное излучение |
обладает |
высокой монохроматичностью, острой |
||
|
л |
|
|
|
|
направл нностью и большой мощностью излучения. |
|||||
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ |
|
|
|
|
|
ка |
|||||||||||||||||||
Установка, на которой выполняются все задания, представлена на рис. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т |
е |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
л |
и |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
На |
оптической скамье (1) |
|
расположены |
азер (2) (или осветитель), |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
дифракционная решетка (3), экран с миллиметровой шкалой (4). |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
УПРАЖНЕНИЕ 1. ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО СВЕТА |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
1.Установить дифракционную решетку на заданном расстоянии от экрана |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
(Y≈50см.). Направить на решетку луч лазерного излучения. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2. Найти четкие max в спектре 1 и 2 пор дка по обе стороны от нулевого max. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3. Найти расстояние от нулевого max до 1-го по правую сторону (х1) и по |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
левую сторону (x2). |
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Найти хср = |
х1 + |
х2 |
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
4. Повторить измере ие для max второго порядка и найти xср. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.Зная постоянную решетки (d=1·10-5м.), найти длину волны |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
монохроматическ го лазерного |
|
|
излучения. Использовать при расчетах |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
sinϕ » tgϕ = |
x |
|
т |
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
x |
= ±mλ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λ = |
d × xср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m × y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
среднюю длину волны лазерного излучения. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Э |
6. Найтие |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УПРАЖНЕНИЕ 2. ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ «БЕЛОГО» СВЕТА НА |
|
ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКЕ |
ка |
|
1. Установить дифракционную решетку на заданном расстоянии от экр на (х≈40-50 см). Направить на дифракционную решетку пучок белого света от осветителя.
2. Найти спектры 1-го и 2-го порядка по обе стороны от нулевого максимума.
3. Измерить расстояние х1 |
и х2 |
между нулевым максимумом и первым |
|
|
|
о |
е |
максимумом определенной цветности, расположенным слева и справа от |
||||||||||||||||||||||||||||||
нулевого. |
Найти хср |
= |
х1 + х2 |
. |
Измерения |
произвести |
для тмаксимумов |
|||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
фиолетового, зеленого и красного цветов, в спектрах 1-го |
|
2-го порядка для |
||||||||||||||||||||||||||||
трех значений “У”. Результаты измерений записать в таб ицыи . |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
Замечание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
л |
|
|
|
этого |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
максимума |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
– |
||||
от внешней |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
р |
|
(d=10-5 м) |
найти длину волны для каждого |
|||||||||||||||||||||
|
5. Зная постоянную решеткин |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
цвета. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
считая, что |
sinϕ ≈ tgϕ = |
х |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
л |
е |
кт |
|
|
у |
|
λ = |
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
my |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Резу ьтаты вычислений занести в таблицу. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
Найти среднее значение длины волны для красного, зеленого и фиолетового |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
цвета. Вычислить погрешности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ка |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
Определение длины волны света фиолетового цвета |
е |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Уi |
|
|
|
2 |
|
|
X1i |
|
X2i |
|
|
Xсрi |
|
|
|
λi |
|
|
т |
|
|
|
| λi|² |
|
|||
|
№ |
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
| |
λi| |
|
|
|
|
||||||||
4 |
|
|
|
мм |
|
|
|
2 |
|
|
|
мм |
|
мм |
|
|
мм |
|
|
|
нм |
нм |
|
|
|
нм² |
|
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
— |
|
|
|
— |
|
|
— |
|
— |
|
|
— |
б |
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
— |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение длины волны света зеленого цвета |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
|
Уi |
|
|
|
m |
|
|
|
X1i |
|
ая |
|
|
Xсрi |
|
|
|
λi |
|
|
| λi| |
|
|
| λi|² |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
мм |
|
|
мм |
|
|
|
нм |
|
|
|
нм |
|
|
|
нм² |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
— |
|
|
|
— |
о |
|
—н |
|
— |
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение длины волны света красного цвета |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Уi |
|
|
т |
2 |
|
|
|
X1i |
|
X2i |
|
|
Xсрi |
|
|
|
λi |
|
|
| λi| |
|
|
| λi|² |
|
||
|
№ |
|
|
|
к |
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
мм |
|
|
мм |
|
|
|
нм |
|
|
|
нм |
|
|
|
нм² |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
е |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
|
|
л |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
|
— |
|
|
|
— |
|
|
|
— |
|
— |
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.Принцип работы гелий-неонового лазера. ка
2.В чем заключается явление дифракции света, условия ее наблюдения?
3.Принцип Гюйгенса-Френеля.
4.Что такое зоны Френеля? е
5.Какая дифракционная картина наблюдается при освещении дифракционной решетки монохроматическим светом, белым светом? т
6.Устройство и принцип действия дифракционной решетки. Условия max в дифракционной решетке. о
7.Что такое разрешающая способность решетки?
8.Что такое дисперсия решетки, угловая дисперсия, линейнаяи дисперсия?
иб лб
|
|
|
|
|
|
о |
н |
н |
ая |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
т |
р |
|
|
||
|
|
|
к |
|
|
|
|||
|
|
е |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
л |
|
|
|
|
|
|
||
Э |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА. ПРОВЕРКА ЗАКОНА МАЛЮСА
Цель работы: получить и исследовать линейно поляризованный свет, |
|||||||||||||||
проверить закон Малюса. |
|
|
|
|
|
|
|
о |
т |
|
ка |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Приборы и принадлежности: поляроиды, источникие |
света, |
||||||||||||||
фотоэлемент, гальванометр. |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
||||
|
|
|
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
С точки зрения электромагнитной теории, свет представляет собой |
|||||||||||||||
поперечную |
электромагнитную |
волну |
(рис.1). |
Векторыл |
|
напряженности |
|||||||||
электрического поля |
|
→ |
магнитного |
поля |
→ |
колеблются |
во |
взаимно |
|||||||
|
Е и |
Н |
|||||||||||||
перпендикулярных |
плоскостях, |
вектор |
б |
→ |
характеризует |
|
направление |
||||||||
|
S |
|
|||||||||||||
распространения волны. |
|
|
ая |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
о |
н |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В процессах распространения света главную роль играет вектор |
|||||||||||||||
электрической нап яженности, так как |
именно |
он вызывает |
зрительное |
||||||||||||
ощущение. |
т |
|
|
|
вектора происходят |
в одной |
плоскости, как |
||||||||
Если колебания |
волнах н пркрывно меняется. Свет, в котором колебания вектора Е происходят
показано на рис.1, то волна называется плоскополяризованной. Солнце,
лампы на аливания, ртутные лампы и т.д. не являются источникам плоско |
||
|
е |
→ → |
поляризованного света. Плоскость колебаний векторов |
Е, Н в таких световых |
|
л |
|
→ |
|
|
во всевозможных направлениях, перпендикулярных лучу, называется
естественным. |
|
|
|
Э |
На рис.2 схематически показаны направления колебания вектора |
→ |
для |
|
Е |
||
линейно поляризованной (а) и естественной (б) световой |
волны, |
||
|
39 |
|
|
распространяющейся |
перпендикулярно плоскости чертежа. Характер |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ка |
поляризации света может меняться при отражении от границы раздела двух |
||||||||||
сред. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
→ |
|
|
|
→ |
|
|
|
|
е |
|
Е |
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
и |
о |
т |
|
|
а) |
|
|
б) |
|
л |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Рис. 2 |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
Переменное электрическое поле падающей бволны, проникая во вторую среду, заставляет колебаться заряженные част цы вещества. Так как частота
колебаний очень велика (порядка 1014 – 1015 Гц), то тяжелые частицы ядра
атомов не успевают |
следовать |
за изменением электрического поля. |
Непосредственными |
ая |
|
объектами |
действия падающей волны являются |
упруго связанные с атомами электроны, которые начинают колебаться с
частотой ν. |
В изотропном |
веществе, |
имеющем одинаковые свойства во |
|||
|
|
н |
|
|
молекул |
таковы, |
всех направлениях, структура и вз имное расположение |
||||||
что направление колебаний электронов совпадает |
с направлением |
|||||
колебаний |
н |
|
вектора |
возбуждающей |
световой |
волны. |
электрического |
|
Колеблющиеся электро ы излучают электромагнитные волны частотой ν. Интенсивность излуче ия отдельного электрона зависит от направления и
может быть |
представле а |
полярной диаграммой (рис.3). |
Здесь |
радиус - |
||||||
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
вектор ¯г характеризует величину интенсивности в рассматриваемом |
||||||||||
направлении, |
например, в |
направлении |
ОМ; излучение |
вдоль |
линии АB |
|||||
отсутствует. |
к |
т |
|
о |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
л |
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Рис. 3 |
Рис. 4 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|