Лабораторная работа №10

ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

Цель работы: измерить длину световой волны с помощью дифракционной решетки. 

 

Оборудование: электрическая лампочка с прямой нитью накаливания (одна на класс), прибор для определения длины световой волны, штатив с лапкой, дифракционная решетка.

Теоретическое обоснование. Белый свет имеет сложную структуру. Из него можно выделить пучки различных цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый желтый, оранжевый и красный. Эту радужную полосу называют спектром. Совместное действие этих семи цветов вызывает у нас впечатление белого цвета.

Дифракционная решетка – это оптический прибор, предназначенный для изучения спектра света. В частности, с ее помощью можно измерить длины волн, соответствующие различным цветам спектра. Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких параллельных щелей одинаковой ширины, разделенных непрозрачными промежутками.

На практике часто используют стеклянные пластинки, на которые нанесены параллельные штрихи. Периодом решетки d называется расстояние между центрами соседних щелей (период указывается на решетке). Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света, то на черном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от прорези дифракционные спектры. Их наблюдается несколько, но мы будем рассматривать только первый из них по обе стороны от щели. Расчеты показывают, что длина волны λ =   d·h/ ℓ, где ℓ -  расстояние от дифракционной решетки до экрана, h – расстояние от щели до максимума света, соответствующего выбранному цвету (см. рисунок ниже).                                            

 

 

 

                            

 

Вопросы для самоконтроля по теории

1. Какую структуру имеет белый свет?

2. Что называют дифракцией света?

3. Что называют интерференцией света?

 

Практическая работа

1. Соберите измерительную установку, изображенную на рисунке. Решетка 1 устанавливается в держателе 2, который прикреплен к концу линейки 3. На линейке же располагается черный экран 4 с узкой вертикальной щелью 5 посередине. Вся установка крепится на штативе 6.

 

2. Запишите период дифракционной решетки d.

3. Направляя прибор на электрическую лампочку с прямой нитью накаливания и наблюдая излучение через дифракционную решетку и прорезь шкалы, добейтесь того, чтобы по обе стороны от прорези были видны максимумы интенсивности излучения первого и второго порядка фиолетового и красного света (см. рисунок 2).

 

 

                                                                      

                                                             Рис. 2

 

4. Измерьте расстояние l от дифракционной решетки до шкалы.

5. Измерьте отклонения от центра прорези до максимумов первого порядка красного света (слева и справа от прорези).

6. Найдите среднее арифметическое отклонение h _ср =(h _слева + h _справа) /2.

7. Вычислите длину волны красного цвета.

8. Повторите измерения и вычислите длину волны для фиолетового цвета.

9. Полученные результаты занесите в таблицу:

Цвет полосы	hслева,  М	hсправа , М	hср , М	ℓ, М	λ, НМ
Красный
Фиолетовый

 

10. Запишите вывод: что вы измеряли и какой получен результат.

Контрольные вопросы.

1. Вода освещена красным светом, для которого длина волны в воздухе 0,7 мкм. Какой будет длина волны в воде? Какой цвет видит человек, открывший глаза под водой?

2. Что вы увидите, посмотрев на электрическую лампочку сквозь птичье перо? Почему?

3. Что такое дисперсия света? Приведите примеры.

4. На белом листе бумаги написано красным карандашом «отлично» и зеленым – «хорошо». Имеются два стекла – зеленое и красное. Через какое стекло надо смотреть, чтобы увидеть слово «отлично»?