2017-12-14
606
Схема установки для исследования дифракции Фраунгофера представлена на рис. 8, где 1 – источник плоской монохроматической световой волны (лазер); 2 – набор щелей; 3 – линза, в фокальной плоскости которой расположен экран 4 (съемный лист белой бумаги).
Внешний вид установки МУК – 0 изображен на рис. 9,
где:
1 – устройство с полупроводниковым лазерным осветителем;
2 – турель, на которой смонтированы объекты исследования для лабораторных работ по интерференции и дифракции;
3 – диафрагма;
4 – поляризатор, закрепленный на турели во вращающейся обойме со стрелкой – указателем и транспортиром;
5 – турель с объектом исследования, используемым в работах по поляризации света;
6 – стойка;
7 – устройство, содержащее поворотную стеклянную пластинку, использующуюся в опытах по изучению закона Брюстера;
8 – основание оптического блока.
Лазерный источник света находится в верхней части установки. Ниже расположенная турель содержит все объекты исследования: одна щель, две щели, четыре щели, одномерная дифракционная решетка.
|
|
|
Рекомендуется вначале провести измерения с одиночной щелью, установив ее (см. пиктограмму) под лазерным источником. Затем, вращая турель, переходить к двум, четырем щелям и одномерной решетке, место расположения которой определяется также по соответствующим пиктограммам.
Если на пути лазерного пучка поставить щель, то на экране Э за щелью будет наблюдаться дифракционная картина в виде центрального наиболее яркого максимума и системы расположенных симметрично ему максимумов различных порядков, разделенных минимумами (рис. 10).
Угловое положение минимумов определяется соотношением (1.11) 
. Учитывая, что углы дифракции в этом случае
малы, получим 
.
Тогда
, (2.1)
где 
- расстояние от центра дифракционной картины до минимума k -ого порядка. При переходе от минимума порядка k к минимуму порядка (k+1) получим
. (2.2)
Разность
(2.3)
называется шириной дифракционной полосы.
Таким образом, используя явление дифракции, можно по формуле (2.3) определить размеры щелей и препятствий.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Включите лазерный монохроматический источник света (
мкм, что соответствует красному видимому свету), тумблером «сеть».
3.2. Положите лист белой или миллиметровой бумаги на основание оптического блока (8).
3.3. Поверните турель 2 и установите первый объект исследования- одиночную щель в положение, перпендикулярное направлению светового пучка.
3.4. С помощью ручки 3 установите стрелку, закрепленную на оси вращения пластинки со щелью, на угол 0 
. Объекты 4 и 5, не используемые при изучении дифракции света, выведите из под светового пучка.
|
|
|
3.5. На бумаге должна появиться дифракционная картина – ряд чередующихся красных полосок (см. рис. 11).
3.6. Зарисуйте дифракционную картину.
3.7. По своему рисунку измерьте положение минимума первого порядка х 
(см. рис. 11). Результат запишите в таблицу.
3.8. По формуле 
рассчитайте ширину щели 
. Расстояние L указано на передней панели установки (L = 465 мм).
3.9. Повторите опыт несколько раз.
3.10. Ручкой 3 поверните щель на угол 30 по отношению к первоначальному положению. Пронаблюдайте изменения дифракционной картины и зарисуйте ее. Объясните увиденное.
3.11. Поверните турель 2, установите на место одиночной щели пластину с двумя щелями. С помощью ручки 3 установите угол 0 и зарисуйте дифракционную картину.
3.12. На своем рисунке измерьте координату максимума первого порядка 
и по форме 
найдите расстояние d между щелями. Результаты занесите в таблицу.
3.13. Ручкой 3 поверните пластину со щелями на углы 
и зарисуйте дифракционные картины. Результаты занесите в таблицу.
3.14. Вычислите расстояние d, пользуясь результатами этих опытов.
3.15. Повторите аналогичные опыты для четырех щелей и для одномерной дифракционной решетки.
3.16. Результат измерений и вычислений занесите в таблицу.
Рис. 11
Таблица результатов
| № | Одиночная щель | Две щели | Четыре щели | Одномерная дифракционная решетка | ||||||
| L | x | а | х | d | х | d | х | d | ||
| мм | мм | мкм | мм | мкм | мм | мкм | мм | мкм | ||
| 00 | ||||||||||
| 300 | ||||||||||
| 600 |
