Файл: Определение длины световой волны при помощи бипризмы френеля (Лабораторная работа 64).doc

, создаваемой в направлении одной щелью. Из условия (19.1) следует, что при . На экране получается дифракционный максимум, называемый нулевым. При по обе стороны нулевого максимума возникают максимумы первого порядка, – второго порядка и так далее. При освещении дифракционной решетки белым светом на экране вместо светлых полос будут видны спектры, разделенные темными промежутками. Каждый спектр обращен к нулевому максимуму фиолетовым краем (см. рис. 19.1). Интенсивность максимумов постепенно убывает. Число дифракционных спектров ограничивается условием:

.

Чем больше период решетки (d), тем большее число спектров можно наблюдать, но тем менее яркими и более узкими становятся отдельные спектральные линии.

---

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКСПЕРИМЕНТА

Все детали установки располагаются на оптической скамье. Заключенный в металлическую трубку лазер устанавливается строго горизонтально на неподвижной опоре, закрепленной на оптической скамье.

Внимание! Запрещается включать и выключать лазер в отсутствие лаборанта или преподавателя.

Помните! Попадание в глаза прямого лазерного излучения опасно для зрения. Всякое самостоятельное перемещение лазера как при включенном, так при выключенном состояниях категорически воспрещается.

Лазер 1 (рис. 19.3) служит источником света. Источник света 1, дифракционная решетка 2 и экран 3 находятся на одной прямой. Расстояние между ними измеряется при помощи линейки, расположенной на оптической скамье. Дифракционная картина наблюдается на экране 3. Она состоит из ряда красных и тёмных полосок – дифракционных спектров положительных и отрицательных порядков (условное изображение интенсивности дифракционных спектров 4 ).

Для вычисления длины волны излучения необходимо знать расстояние ( ) от решетки до экрана и расстояние ( ) между максимумами симметричных порядков.



Каждое боковое дифракционное изображение смещено от центра на величину .

На рис. 19.3 показаны лучи, образующие изображение щели. Очевидно, что

,

где – расстояние от щели до решетки, м.

Так как угол мал, то , откуда

---

.

Из условия (19.1) имеем , откуда:

. (19.2)

Постоянная решетки ( ) есть величина, обратная числу штрихов, нанесенных на единицу длины дифракционной решетки.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание: определить длину световой волны при помощи дифракционной решетки.

Все величины, полученные в результате измерений и вычислений, внесите в протокол измерений в соответствии с порядком выполнения работы и формой протокола.

1. 
   Включите лазер при помощи сетевого тумблера.
   
2. 
   Установите экран на таком расстоянии от дифракционной решетки, чтобы на
   

нём получилось четкое изображение дифракционной картины.

3. 
   Измерьте расстояние ( ) от экрана до дифракционной решетки.
   
4. 
   Измерьте на экране расстояние между серединами симметричных светлых полос -го порядка (по заданию преподавателя).
   
5. 
   Подставьте измеренные значения (из п. 3, 4) в формулу (19.2) и вычислите длину световой волны.
   
6. 
   Повторите измерения (по пунктам 3 – 5) для двух других расстояний .
   
7. 
   Определите среднее значение длины волны по формуле: .
   
8. 
   Сравните результаты измерения длины волны с номинальным значением длины волны лазерного излучения .
   
9. 
   Определите абсолютную и относительную погрешности измерения по формулам: , .
   
10. 
    Сделайте выводы.
    

---

ПРОТОКОЛ ИЗМЕРЕНИЙ

Период дифракционной решетки: d = 0,01 мм.

Номинальная длина волны лазерного излучения: = 0,63 мкм.

Результаты измерений

Номер измерения	, м	, м		, м	, м
1
2
3

Расчеты

Длина волны:

__________________ __________________ __________________

Среднее значение длины волны: ___________________________________

Абсолютная погрешность: ________________________________________

Относительная погрешность: ______________________________________

Выводы

_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА

1) Какое явление называется дифракцией света? Какие виды дифракции Вам известны?

_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

---

_____________________________________________________________________________________________________

2) В чём заключается принцип Гюйгенса-Френеля?

_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

3) Что называется дифракционной решеткой? Изобразите ход лучей в дифракционной решетке?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________


4) Какой вид имеет график распределения интенсивности света после прохождения его через дифракционную решетку? Нарисуйте его.


5) Каковы условия главных максимумов и минимумов интенсивности света при прохождении его через дифракционную решетку?
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________

Примечание: При затруднениях с ответами на вопросы используйте /2, гл.1. § 1.9 – 1.16/.

---