IV. Экспериментальная часть.

1 - оптическая скамья; 2 - осветитель; 3 - щелевая диафрагма;

4 – конденсор (система линз для получения параллельного

пучка лучей);

5 - объектив для получения резкого изображения дифрак-

ционной картины;

6 - рамка с дифракционной решёткой;

7 - матовый экран с миллиметровой шкалой.

Задание 1. Нахождение длины световой волны.

1. По заданию преподавателя установить экран 7 на оптической

скамье 1 на определенном расстоянии от источника света.

2. Снять с оптической скамьи рамку с дифракционной решёткой 6.

3. Осветить щелевую диафрагму 3 и, перемещая объектив 5,

добиться резкого изображения щели на экране 7.

4. Отрегулировать ширину щели так, чтобы её изображение было

возможно более узким, но достаточно ярким. Середина изоб­ра-

жения щели должна совпадать с нулевым делением шкалы

экрана 7.

5. Установить на оптической скамье рамку с дифракционной

решёткой 6 для получения дифракционной картины.

6. Перемещая рамку с дифракционной решёткой 6, установить по

заданию преподавателя расстояние L₁ между дифракционной

решёткой и экраном 7 (положение экрана не изменять!!!).

7. Измерить расстояния и от нулевого деления шкалы эк-

экрана 7 до красной ( ), зелёной ( ) и фиолето-

вой ли­нии ( ) 1-го порядка (m = 1) влево и вправо.

8. Определить среднее значение .

9. Повторить пункты 6-8 не менее 5 раз, изменяя расстояние

между решеткой и экраном (L =100, 150, 200, 250, 300 мм).

10. Вычислить длины волн наблюдаемых спектральных линий

(красной, зелёной и фиолетовой) по формуле (7).

Задание 2. Определение характеристик решётки.

1. Используя соотношение (8), вычислить угловую дисперсию.

2. Определить разрешающую способность решётки, воспользо-

вавшись соотношениями (9) и (10).

3. Вычислить угловую дисперсию для спектров более высокого

порядка и сделать вывод.

Задание 3. Определение характеристик спектра.

1. Измерить протяженность спектра 1-го порядка [формула (15)].

2. Рассчитать номер последнего дифракционного максимума по

формуле (16) для определенной дайны волны . Объяснить,

почему в условиях данной работы наблюдаются только 2-3 по-

рядка дифрак­ционных максимумов?

V. Таблица экспериментальных данных

D

рад/м

D

рад/м

D

рад/м

ф

м

з

м

к

м

xф

мм

xз

мм

xк

мм

L

мм

№/№ п/п

Среднее значение

Относительная погрешность

Абсолютная погрешность

Контрольные вопросы.

1. В чем проявляется явление дифракции света?

2. В чем состоит принцип Гюйгенса Френеля? Какое дополнение в принцип Гюйгенса ввел Френель?

3. При каких, условиях наблюдается нарушение закона прямолинейного распространения света?

4. Почему дифракция не наблюдается на больших отверстиях и больших дисках?

5. В каком направлении световая энергия, излучаемая вторичными источниками, максимальна?

6. Напишите математическое выражение условия, при которых будут наблюдаться минимумы и максимумы дифракции от одной щели и от дифракционной решетки.

7. Что такое период (постоянная) дифракционной решетки? На что и как влияет изменение его величины?

8. Как располагаются цветные линии в дифракционном спектре?

9. Почему при использовании белого света только центральный максимум белый, а боковые максимумы радужно окрашены?

10. Сколько максимумов можно наблюдать справа и слева от нулевого при дифракции от дифракционной решётки?

11. Какими параметрами характеризуется дифракционная решетка в качестве спектрального прибора?

12. Дать понятия дисперсии и разрешающей способности дифрак-ционной решётки.

13. В каком случае две линии становятся неразличимыми (неразрешёнными)?

14. Что такое дисперсионная область G дифракционной решётки?