ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ



МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и технической физики

Отчёт по лабораторной работе №4

По дисциплине	Физика
	(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

Тема:	Измерение длины световой волны с помощью прозрачной дифракционной решётки

Выполнил: ст. гр.	НД-22-2					/Хворых И. А./ (Ф.И.О.)
	(шифр группы)	(подпись)

Дата:

Проверил:		д н (должность)				/ / (Ф.И.О.)
				(подпись)

Санкт-Петербург

2023 г.

Цель работы: измерение длины световой волны с помощью прозрачной дифракционной решётки.

---

Явление, изучаемое в работе: дифракция света.

Краткие теоретические сведения:

Интерференция света – это явление сложения световых колебаний с последующим формированием интерференционной картины (чередование минимумов и максимумов интенсивности).

Когерентными называют две электромагнитные волны одинаковой частоты, если разность их фаз не зависит от времени.

Когерентные колебания – это колебания с одинаковой частотой и постоянной во времени разностью фаз.

Длина волны – это расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.



Дифракция - явление отклонения света от прямолинейного распространения при прохождении вблизи препятствий.

Дифракционная решётка – это прозрачная пластина с нанесёнными параллельными непрозрачными штрихами равной ширины b (рис. 1). Между штрихами возникают одинаковые прозрачные промежутки – прямоугольные щели шириной a. Величина d = a + b называется постоянной (периодом) решётки.

Дифракционная решётка осуществляет наложение двух процессов: дифракции на каждой отдельной щели и интерференции излучения от всех щелей.

Значительное усиление волн будет происходить только под теми углами , для которых световые волны, идущие от всех щелей, усиливают друг друга. Это взаимное усиление будет осуществляться, если оптическая разность хода лучей от соседних щелей L кратна длине световой волны. Из рис.1 видно, что



Выражение носит название основного соотношения дифракционной решётки в случае нормального падения света. Оно даёт углы, под которыми наблюдаются максимумы для всех имеющихся в излучении длин волн в каждом порядке k (k - порядок дифракции).

dsin φ = ± kλ

Схема хода лучей:



Рисунок 1. Схема хода лучей.

Схема установки:

---

Рисунок 2. Схема установки.


1 – ртутная лампа: 2 – коллиматор; 3 – дифракционная решетка: 4 – гониометр; 5 – зрительная труба; 6 – окуляр;S –входная щель.

Основные расчётные формулы:

1. Период дифракции:

; м

Где N – число штрихов на единицу длины ,

2. Длина волны:

= м
d – постоянная (период) дифракционной решетки, м; k–порядок дифракции (k=0;±1;±2;…).



3. Удвоенный угол дифракции:



4. Угол дифракции:



Погрешности прямых измерений:

() = 0°1’

d = 1 ∙ 10^-6 м

Погрешности косвенных измерений:

1. 
   Относительная погрешность косвенных измерений длины волны
   

Ɛ = =

2. 
   Абсолютная погрешность косвенных измерений длины волны
   

Ход выполнения работы:

Таблица 1

Цвет спектральной линии

K (порядок)

Номер измерения

–k

k

2

(2)



sin



град.

град.

град.

град.

град.

мм

фиолетовый

1

1

178°44'

176°15'

2°29'

0°2’

1°14'30’’

0,0217

4,34

2

178°40'

176°16'

2°24'

0°2’

1°12'

0,0209

4,18

3

178°44'

176°18'

2°26'

0°2’

1°13'

0,0212

4,24

ср = 4,253

2

1

180°01'

174°58'

5°03'

0°2’

2°31’30’’

0,0440

4,40

2

180°02'

174°56'

5°06'

0°2’

2°33’

0,0446

4,46

3

180°01'

174°55'

5°07'

0°2’

2°33'30’’

0,0445

4,45

ср = 4,44

3

1

181°14'

173°40'

7°34'

0°2’

3°47’

0,0659

4,39

2

181°18'

173°41'

7°37'

0°2’

3°48'30’’

0,0663

4,42

3

181°16'

173°40'

7°36'

0°2’

3°48’

0,0662

4,41

ср = 4,41

---

Таблица 2

Цвет спектральной линии

K (порядок)

Номер измерения

–k

k

2

(2)



sin



град.

град.

град.

град.

град.

мм

зелёный

1

1

179°02'

175°56'

3°06'

0°2’

1°33’

0,0270

5,40

2

179°04'

175°58'

3°06'

0°2’

1°33’

0,0270

5,40

3

179°02'

175°55'

3°07'

0°2’

1°33’30’’

0,0271

5,42

ср = 5,41

2

1

180°37'

174°18'

6°19'

0°2’

3°09'30’’

0,0551

5,51

2

180°35'

174°18'

6°17'

0°2’

3°08'30’’

0,0548

5,48

3

180°40'

174°15'

6°25'

0°2’

3°12’30’’

0,0559

5,59

ср = 5,53

3

1

182°07'

172°48'

9°19'

0°2’

4°39’30’’

0,0813

5,42

2

182°06'

172°50'

9°16'

0°2’

4°38’

0,0808

5,39

3

182°05'

172°47'

9°18'

0°2’

4°39’

0,0811

5,41

ср = 5,40

---

Таблица 3

Цвет спектральной линии	K (порядок)	Номер измерения	–k	k	2	(2)		sin		
			град.	град.	град.	град.	град.			мм
жёлтый	1	1	179°10'	175°50'	3°20’	0°2’	1°43’	0,03		6
		2	179°11'	175°51'	3°20’	0°2’	1°40’	0,029		5,8
		3	179°10'	175°49'	3°23’	0°2’	1°41’30’’	0,0295		5,9
									ср = 5,9
	2	1	180°45'	174°10'	6°35'	0°2’	3°18'	0,0575		5,75
		2	180°48'	174°08'	6°40'	0°2’	3°20'	0,0581		5,81
		3	180°47'	174°07'	6°40'	0°2’	3°20'	0,0581		5,81
									ср = 5,79
	3	1	182°22'	172°31'	9°51’	0°2’	4°55’30’’	0,0859		5,73
		2	182°24'	172°30'	9°54’	0°2’	4°57’	0,0865		5,77
		3	182°25'	172°28'	9°57’	0°2’	4°58’30’’	0,0868		5,79
									ср = 5,76

---

Смотрите также файлы

• Расчет производственной мощности.docx

• Детские и юные годы.docx

• Мбоу сош 160 Индивидуальный подход в обучении.ppt

• Тесты по курсу Логистика.docx

• Задание творческое и направлено.docx