Лабораторная работа № 14

Дифракционная решётка – это система большого числа параллельных и очень близко расположенных узких щелей, которые пропускают или отражают свет.

Параллельный пучок света, пройдя через дифракционную решётку, вследствие дифракции, распространяется по различным направлениям и будет интерферировать.

Таким образом, на экране можно наблюдать интерференционную картину, где максимумы света будут в точках экрана, для которых выполняется условие: (1)

∆ − разность хода волн, λ – длина световой волны, k – порядок максимума.

Центральный максимум называют нулевым: k = 0 ∆ = 0. Слева и справа от него расположены максимумы высших порядков.

Условие максимумов может иметь вид: т. к. (2)

d – период дифракционной решётки, φ – угол дифракции, под которым виден максимум.

Т. к. угол дифракции мал . Тогда, окончательно условие (3) – используют для вычисления длины световой волны.

а − расстояние от нулевого деления шкалы экрана «0» до цветной полосы спектра данного порядка; b – расстояние от дифракционной решётки до экрана.

Прибор для определения длины световой волны состоит: 1 – брусок со шкалой и с боковыми пазами; 2 – рамка с дифракционной решёткой – жёстко крепится к концу бруска;

3 – экран с окошком и со шкалой – свободно может перемещаться вдоль бруска в его пазах.

ХОД РАБОТЫ:

1. Собрать прибор для определения длины световой волны.

2. Направить прибор на источник света так, чтобы, смотря через дифракционную решётку,

была видна нить накала лампы через окно экрана прибора.

3. На экране прибора получить чёткое изображение спектров 1 – го и 2 – го порядков.

4. Определить по шкале бруска установки расстояние b от решётки до экрана прибора.

5. Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до фиолетовой полосы

слева a_{Ф л} и справа а_{Ф п} для спектра 1 – го порядка.

6. Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до красной полосы

слева a_{К л} и справа а_{К п} для спектра 1 – го порядка.

© Градинаров Г.Н. / соответствует программе по физике ГТДонНУ – І курс /

рассмотрено и утверждено цикловой комиссией естественно – математических дисциплин

© Инструкция по лабораторной работе / для студентов ГТДонНУ специальностей: ЕГО; МЕУ; ВМБ; ПМ; ПРК

–2–

7. Аналогично провести измерения расстояний от нулевого деления шкалы экрана до

фиолетовой полос слева a_{Ф л} и справа a_{Ф п}; красной полос слева а_{Ф л} и справа а_{К п}

для спектра 2 – го порядка.

8. Зная период решётки и используя условие (3), вычислить длину волны фиолетового и

красного цвета соответственно для 1 – го и 2 – го порядков. В качестве расстояний а для

каждого цвета и порядка спектра брать соответственно средние значения.

9. Определить среднее значение длины световой волны данного цвета как наиболее точное.

10. Определить погрешности найденных значений длин волн фиолетового и красного цвета

по стандартным формулам. В качестве табличных значений можно взять среднее

арифметическое интервала длин волн для конкретного цвета:

Фиолетовый: [380 – 450] нм; Красный: [620 – 760] нм

11. Конечный результат в выводе работы записать следующим образом:

длина волны фиолетового цвета λ = λ _{Ф с р} ± ∆ λ с точностью ε %

длина волны красного цвета λ = λ _{К с р} ± ∆ λ с точностью ε %

12. Результаты измерений и вычислений занести втаблицу.

УКАЗАНИЕ: Все расчёты производить в отчёте лабораторной работы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света – белая полоса, а

максимум высших порядков – набор цветных полос?

2. Почему максимум располагается как слева, так и справа от нулевого максимума?

3. Какой вид имеет интерференционная картина в случае монохроматического света?

4. В каких точках экрана получаются 1 - й; 2 - й; 3 - й максимумы?

5. В каких точках экрана получается световой минимум?

ВОПРОСЫ К ЗАЧЁТУ:

1. Дифракционная решётка и её параметры.

2. Определения интерференции и дифракции света.

3. Условия максимумов света от дифракционной решётки.

© Градинаров Г.Н. / соответствует программе по физике ГТДонНУ – І курс /

рассмотрено и утверждено цикловой комиссией естественно – математических дисциплин