Задачі на самостійну роботу.

1. Яка довжина хвилі для лінії в дифракційному спект­рі другого порядку, що співпадає з лінією в спектрі третього порядку, у якої довжина хвилі 400 нм? а) 300 нм; б) 200 нм; в) 600 нм; г) 500 нм

2. Чому дорівнює довжина хвилі у дифракційному спе­ктрі другого порядку, що збігається з довжиною хвилі 300 нм в спектрі четвертого порядку? а) 350 нм; б) 700 нм; в) 600 нм; г) 450 нм;

3. Який кут спостереження в спектрі другого порядку дифракційної картини для довжини хвилі 500 нм, якщо стала ґратки 0,002 мм? а) 60°; б) 45°; в) 50°; г) 90°

4 Яка довжина хвилі монохроматичного світла, що падає нормально на дифракційну ґратку з довжиною 50 мм і кількістю штрихів 25000, якщо максимум 5-го порядку спосте­рігається під кутом 30°? а) 200 нм; б) 100 нм; в) 350 нм; г) 420 нм;

5. На дифракційну гратку з довжиною 36 мм нормаль­но падає монохроматичне світло з довжиною хвилі 600 нм. Яку кількість штрихів має ґратка, якщо кут, під яким спостері­гається дифракційний максимум 5-го порядку, дорівнює 30°? а) 4000; б) 2000; в) 7000; г) 6000

6. На дифракційну гратку, що має 250 штрихів на мі­ліметр нормально падає монохроматичне світло з довжиною хвилі 500 нм. Під яким кутом спостерігається дифракційний максимум четвертого порядку? а) 35°; б) 30°; в) 45°; г) 60°;

7. Дифракційна ґратка має 500 штрихів на 1 мм. На гратку падає світло з довжиною хвилі 400 нм. Яке значення синус кута, під яким спостерігається максимум другого поряд­ку?а) 0,4; 6)0,2; в) 0,7; г) 0,8

8. За допомогою дифракційної решітки з періодом 0,02 мм одержано дифракційне зображення першого порядку на відстані 3,6 см від центрального максимуму, і на відстані 1,8 м від решітки. Яка довжина світлової хвилі? а) 0,2мкм; б) 0,3 мкм; в) 0,4 мкм; г) 0,5мкм

ОБЛАДНАННЯ: 1.Прилад для визначення довжини світлової хвилі.

2. Дифракційна гратка. 3. Джерело світла.

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

Паралельний пучок променів, що пройшов через дифракційну гратку, внаслідок дифракції за граткою розповсюджується по довільним напрямкам і інтерферує. Інтерференційну картину спостерігають на екрані, що знаходиться на шляху світла. Максимум світла спостерігається в точках екрана, для яких виконується умова , де різниця ходу хвиль, довжина хвилі,

номер максимуму. Центральний максимум називають нульовим; для нього

. Зліва і справа від нього розміщені максимуми вищих порядків.

Умову максимуму також записують , де період дифракційної гратки, кут, під яким видно світловий максимум. Так як кути дифракції досить малі, то для них можна прийняти , а Тому . Цю формулу використовують в даній роботі

Аналіз формули показує, що положення світлових максимумів залежить від довжини хвилі. Чим більша довжина хвилі тим дальше максимум від нульового. Нульовий максимум для білого світла це біла смуга , а максимум вищих порядків являє собою набір семи кольорових смуг, сукупність яких називають спектром.

ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

Дослід № 1

1. Вмикаю електричну лампу та направляю на неї прилад , причому так щоб через вікно екрана приладу було видно нитку лампи.

2 .Виставляю екран приладу на максимально можливій відстані від дифракційної гратки і отримати на ньому чітке зображення спектрів І і ІІ порядків.

ч ф ч ф О ф ч ф ч

ІІ І І ІІ

ДИФРАКЦІЙНА ГРАТКА

3. Виміряти по шкалі бруска відстань від екрану до дифракційної гратки. =___________м

4. Визначаю відстань від нульової поділки шкали екрану до середини фіолетової смуги як зліва , так і справа для спектрів першого порядку і вираховую середнє значення .

; ;

5. За написом на дифракційній гратці визначаю її період : напис 1: 100 показує,

що період гратки рівний

6. Визначаю довжину хвилі фіолетового променя при

Дослід № 2

7Вмикаю електричну лампу та направляю на неї прилад , причому так щоб через вікно екрана приладу було видно нитку лампи.

8.Виставляю екран приладу на максимально можливій відстані від дифракційної гратки і отримати на ньому чітке зображення спектрів І і ІІ порядків.

9. Виміряти по шкалі бруска відстань від екрану до дифракційної гратки. =___________м

10. Визначаю відстань від нульової поділки шкали екрану до середини фіолетової смуги як зліва , так і справа для спектрів другого порядку і вираховую середнє значення .

; ;

11. За написом на дифракційній гратці визначаю її період : напис 1: 100 показує,

що період гратки рівний

12. Визначаю довжину хвилі фіолетового променя при

13. Визначаю середнє значення довжини хвилі фіолетових променів

14. Визначаю відносну похибку вимірювання довжини хвилі фіолетових променів

Дослід № 3

1Вмикаю електричну лампу та направляю на неї прилад , причому так щоб через вікно екрана приладу було видно нитку лампи.

2.Виставляю екран приладу на максимально можливій відстані від дифракційної гратки і отримати на ньому чітке зображення спектрів І і ІІ порядків.

3. Виміряти по шкалі бруска відстань від екрану до дифракційної гратки. =___________м

4. Визначаю відстань від нульової поділки шкали екрану до середини смуги як зліва , так і справа для спектрів першого порядку і вираховую середнє значення .

; ;

5. За написом на дифракційній гратці визначаю її період : напис 1: 100 показує,

що період гратки рівний

6. Визначаю довжину хвилі червоного променя при

Дослід № 4

7Вмикаю електричну лампу та направляю на неї прилад , причому так щоб через вікно екрана приладу було видно нитку лампи.

8.Виставляю екран приладу на максимально можливій відстані від дифракційної гратки і отримати на ньому чітке зображення спектрів І і ІІ порядків.

9. Виміряти по шкалі бруска відстань від екрану до дифракційної гратки. =___________м

10. Визначаю відстань від нульової поділки шкали екрану до середини червоної смуги як зліва , так і справа для спектрів другого порядку і вираховую середнє значення .

; ;

11. За написом на дифракційній гратці визначаю її період : напис 1: 100 показує,

що період гратки рівний

12. Визначаю довжину хвилі червоного променя при

13. Визначаю середнє значення довжини хвилі червоних променів

14. Визначаю відносну похибку вимірювання довжини хвилі червоних променів

Дослід № 5

1Вмикаю електричну лампу та направляю на неї прилад , причому так щоб через вікно екрана приладу було видно нитку лампи.

2.Виставляю екран приладу на максимально можливій відстані від дифракційної гратки і отримати на ньому чітке зображення спектрів І і ІІ порядків.

3. Виміряти по шкалі бруска відстань від екрану до дифракційної гратки. =___________м

4. Визначаю відстань від нульової поділки шкали екрану до середини зеленї смуги як зліва , так і справа для спектрів першого порядку і вираховую середнє значення .

; ;

5. За написом на дифракційній гратці визначаю її період : напис 1: 100 показує,

що період гратки рівний

6. Визначаю довжину хвилі зеленого променя при

Дослід № 6

7Вмикаю електричну лампу та направляю на неї прилад , причому так щоб через вікно екрана приладу було видно нитку лампи.

8.Виставляю екран приладу на максимально можливій відстані від дифракційної гратки і отримати на ньому чітке зображення спектрів І і ІІ порядків.

9. Виміряти по шкалі бруска відстань від екрану до дифракційної гратки. =___________м

10. Визначаю відстань від нульової поділки шкали екрану до середини зеленої смуги як зліва , так і справа для спектрів другого порядку і вираховую середнє значення .

; ;

11. За написом на дифракційній гратці визначаю її період : напис 1: 100 показує,

що період гратки рівний

12. Визначаю довжину хвилі зеленого променя при

13. Визначаю середнє значення довжини хвилі зелених променів

14. Визначаю відносну похибку вимірювання довжини хвилі зелених променів

Висновок: В результаті проведених експериментів визначено довжини світлових хвиль фіолетового, червоного та зеленого кольорів спектру.

Отримані похибки при проведені експерименту пояснюю так:

1._______________________________________________________________________

2._______________________________________________________________________

3._______________________________________________________________________

Вважаю, що даний метод визначення довжини хвилі є __________________________

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ.

1. Чому нульовий максимум білого кольору, а вищі - набір кольорових смуг ?

2. Чому максимуми розміщуються як зліва так і справа від нульового максимуму ?

3.В яких точках екрана отримуються І, ІІ, ІІІ максимуми ?

4. В яких точках екрана отримується світловий мінімум ?

4. Через дифракційні ґратки, які мають 200 штрихів на міліметр, пропущене монохроматичне випромінювання з довжиною хвилі 750 нм. Визначити кут, під яким видно максимум першого по­рядку цієї хвилі.

Заняття № 53 ____________2011р.

Тема: Явища, що пояснюються квантовими властивостями світла

Поняття про хвильові і квантові властивості випромінювання. Квантова теорія світла. Залежність між величиною енергії кванта (фотона) І частотою електромагнітного випромінювання. Постійна Планка Тиск світла. Досліди П. Н. Лебедєва по виявленню і вимірюванню світлового тиску. Хімічна дія світла; його застосування у фотографії і деяких технологічних процесах. Поняття про фотосинтез.

Основні положення та означення.

1. Відповідно до гіпотези Планка енергія випромінюється і поглинається певними порціями – квантами, енергія яких визначається формулою : , де Е - енергія кванта, - частота коливань електромагнітного ви­промінювання і h - сталий коефіцієнт, однаковий для всіх хвиль і квантів, який називають сталою Планка. У СІ h має таке числове значення: h = 6,62·10^-34Дж · с.

Таким чином, енергія кванта прямо про­порційна частоті коливань електромагнітного випромінювання. Ос­кільки то

тобто енергія кванта обернено пропорційна довжині хвилі випроміню­вання у вакуумі.