Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список



Скачать 71.25 Kb.
Дата04.07.2013
Размер71.25 Kb.
ТипЛабораторная работа
Лабораторная работа 7.5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ
ПРИ ПОМОЩИ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

Библиографический список


  1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1988.
    Т. 2.

  2. Зисман Г.А., Тодес О.М . Курс общей физики. М.: Наука, 1982. Т.3.

Цель работы – ознакомление с методом определения длины волны света, основанным на явлении дифракции света.
Приборы и оборудование: оптическая скамья, осветитель, ди­фракционная решетка, держатель для дифракционной решетки, экран – шкала.

Описание метода и экспериментальной установки

Дифракционная решетка представляет собой стеклянную или металлическую пластинку, на которую с помощью делительной машины через строго одинаковые интервалы нанесены параллельные штрихи. Прочерченные места рассеивают свет и практически являются непрозрачными. Неповреждённые места являются очень узкими дифракционными щелями, пропускающими свет (прозрачная решетка). Решетки, применяемые в учебных лабораториях, представляют собой обычно отпечатки таких гравированных решеток и называются репликами. Изготовляются реплики из специальной пластмассы.

Основными параметрами дифракционной решетки являются постоянная (период) решетки d (расстояние между серединами соседних щелей) и число штрихов N. При падении света на дифракционную решетку, лучи дифрагирующие от отдельных щелей, интерферируют между собой. В направлениях, для которых колебания от отдельных щелей взаимно усиливают друг друга, наблюдаются главные максимумы. Пусть лучи с длиной волны λ падают на решетку нормально (рис.1).


Рассмотрим точки А и В двух соседних щелей, отстоящие друг от друга на расстояние d. Пусть лучи 1 и 2 идут из точек А и В под углом φ к первоначальному направлению. Пройдя через линзу L, они соберутся в точке Р экрана Э, расположенного в фокальной плоскости линзы. Оптическая разность хода между лучами 1 и 2 равна

Δ = ВС = (a + b) sin φ = d sin φ

Этой разности хода соответствует разность фаз . Если , то , т.е. лучи 1 и 2 приходят в точку P с разностью фаз 2, и колебания усиливают друг друга. Следовательно, условие усиления колебаний можно записать в виде:

dsinφ = k, (1)

где. Аналогично можно рассмотреть лучи, исходящие из других щелей дифракционной решетки.

Уgif" align=left hspace=12>словие (1) будет являться условием максимума не только для лучей 1 и 2, но и для всех лучей, исходящих из щелей дифракционной решетки. Из условия (1) следует, что при k = 0
sinφ = 0, и на экране получается нулевой, дифракционный максимум. При по обе стороны от нулевого максимума возникают дифракционные максимумы соответственно первого, второго и т.д. порядков, разделенные темными промежутками. При освещении решетки белым светом центральный нулевой максимум имеет вид белой полоски, все остальные – радужных полосок, называемых дифракционными спектрами первого, второго и т.д. порядков (рис. 2).

В пределах каждого спектра окраска полосок изменяется от фиолетовой до красной. Число дифракционных спектров ограничено и определяется условием . Белый цвет центральной полоски обусловлен тем, что в этом месте разность хода всех лучей равна нулю, и лучи всех длин волн составляющих белый свет, усиливаются в одинаковой степени. В других точках экрана положение максимумов для различных длин волн не совпадают.

Н
а рис. 3 показан внешний вид установки для определения волны света. 1 оптическая скамья, 2 экран-шкала со щелью, через которую свет от осветителя направляется на дифракционную решетку, 3 держатель для дифракционной решетки.

Если смотреть на освещенную белым светом щель экрана-шкалы через дифракционную решетку, то по обе стороны от щели расположены спектры (радужные полоски) первого, второго, третьего и т.д. порядков.

Пусть L – расстояние от дифракционной решетки до экрана (рис. 3), а l – расстояние от середины экрана до положения на шкале исследуемой линии спектра (рис. 4).

К
ак видно из рис.4, . Из формулы (1) следует, что . При достаточно большом расстоянии от дифракционной решетки до шкалы , поэтому . Откуда

. (2)

По формуле (2) вычисляется длина волны света, соответствующая определенному порядку линии дифракционного спектра.

Порядок выполнения работы

  1. Получить дифракционную решетку у лаборанта и записать указанное на ней значение её постоянной (d).

  2. Вставить дифракционную решетку в держатель.

  3. Установить экран – шкалу со щелью на крайнем делении оптической скамьи.

  4. Измерить расстояние между шкалой и решеткой (L). Результаты измерений занести в табл. 1.

  5. Включить осветитель и расположить шкалу так, чтобы она была хорошо освещена. При этом на щель надо смотреть через дифракционную решетку.

  6. Измерить расстояние от середины красных линий спектра I – го порядка (справа и слева от щели) до середины щели ( и ) по два раза для каждой из них.

  7. Проделать измерения, указанные в п.6 для красных линий спектра II – го порядка.

  8. Изменив расстояние L на 5 см, повторить измерения, указанные в пунктах 4, 6, и 7 для линии дифракционного спектра, заданной преподавателем.

  9. Оценить угловую и линейную дисперсию решетки для I – го и II – го порядков спектра.

Таблица 1


Постоянная решетки

d, мм

Расстояние от решетки до шкалы

L, см

Порядок спектра, n

Расстояние от красной линии до щели

Расстояние от Х линии до щели

№ измерения

,

мм

,

мм

№ измерения

,

мм

,

мм

0,01

40

1



















2



















1



















2



















35

1



















2



















1



















2




















Обработка результатов измерений
Подставить значения величин ср и L в расчётную формулу (2) и найти средние значения искомых длин волн λкр и λx.

Затем найти величину ошибки в их определении (доверительный интервал), пользуясь правилами вычисления погрешностей при косвенных измерениях.
Если считать величину d в расчётной формуле постоянной, то искомая величина λ есть функция двух непосредственно измеренных величин (L и ), и ошибка определяется по формуле:
, откуда

,
где ΔL и Δ -- ошибки в определении соответственно L и .
Для нахождения ошибки Δ необходимо:
1. Определить погрешности отдельных измерений
Δi = cрі
2. Вычислить квадраты погрешностей отдельных измерений

і)2.
3. Определить среднеквадратичную погрешность результата

серии измерений

,

где n – число измерений.
4. Для выбранной надёжности α и произведённого числа изме-
рений найти коэффициент Стьюдента t(α, n). Значение сред-

неквадратичной погрешности ΔS умножить на t(α, n) и полу-

чить ошибку Δ.

В качестве ΔL следует взять точность измерения L.
5. Оценить относительную погрешность

.
6. Записать окончательный результат и виде



…%;
Контрольные вопросы

Похожие:

Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconЛабораторная работа №14 изучение дифракционной решетки и определение длины световой волны проверил: Чебоксары 2008
Цель работы. Изучение дифракции света от многих щелей, определения длины световой волны по непосредственному измерению угла дифракции...
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconЛабораторная работа №11 определение длины световой волны по картине
Цель работы – определение длины световой волны по картине дифракции на малом круглом отверстии в экране
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconЛабораторная работа №13 определение основных характеристик дифракционной решетки
Цель работы – определение периода, числа штрихов на 1 мм, угловой дисперсии и разрешающей способности дифракционной решетки
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconИсследование линейчатого спектра и определение области прозрачности светофильтра в оптическом диапазоне с помощью дифракционной решетки
Цель работы: наблюдение дифракции света на дифракционной решетке, определение периода дифракционной решетки и области пропускания...
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconЛабораторная работа №43 Изучение дифракции Фраунгофера
Цель работы: исследование дифракционной картины от щели, нити и дифракционной решетки
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconОтносительная спектральная световая эффективность
А=0,0016 Вт/лм – мощность светового потока в один люмен при длине волны 550 нм, К=1/А=625 лм/Вт; dФе поток энергии излучения (в ваттах)...
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconЛабораторная работа 2 определение радиуса кривизны линзы с помощью колец ньютона библиографический список
...
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconЗависимость размера радиуса первого кольца Ньютона от освещения световой волны длины λ

Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconЛабораторная работа №5 определение коэффициента внутреннего трения воздуха и длины свободного пробега молекул
Экспериментальное определение коэффициентов внутрен-него трения и диффузии воздуха, длины свободного пробе-га и эффективного диаметра...
Лабораторная работа 5 определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки библиографический список iconКонтрольная работа по теме «Волновая оптика». Вариант 3 Период дифракционной решетки 3 мкм. Найдите наибольший порядок спектра для желтого света (λ=580 нм)
Две когерентные световые волны приходят в некоторую точку пространства с разностью хода 2,25 мкм. Каков результат интерференции в...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org