Порядок выполнения работы

Лабораторная работа № 8

Измерение длины световой волны с помощью

Дифракционной решетки

Цель: рассчитать длины волн соответствующие красному, зеленому и фиолетовому цветам спектра.

Оборудование. 1. Прибор для определения длины световой волны. 2. Подставка для прибора. 3. Дифракционная решётка. 4. Лампа с пря­мой нитью накала в патроне со шнуром и вилкой (общая на всех уча­щихся).

Краткая теория. Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решёт­ку, вследствие дифракции за решёткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интер­ферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину.

d

b

a

φ

Рис. 1. Получение дифракционного максимума на экране

Условие возникновения максимума можно записать в виде: . Здесь φ – угол, под которым виден световой максимум (угол дифракции). Так как углы дифракции, как правило, малы, то для них можно принять

Поэтому  

 (1),

где d =1∙10^-5м – период дифракционной решетки;

т – порядок спектра;

b = 0,5 м – расстояние от диф.решетки до экрана;

а_ср – расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины полосы.

Положение световых максимумов зависит от длиныволны монохроматического света: чем больше длина волны, тем дальше максимум от нулевого.

Белый свет по составу – сложный. Нулевой максимум для него – бе­лая полоса, а максимумы высших порядков представляют собой набор се­ми цветных полос, совокупность которых называют спектром соответст­венно I; II,... порядка).

Порядок выполнения работы

1. Собрать установку для наблюдения дифракции света.

2. Установить на демонстрационном столе лампу и включить её.

3. Смотря через дифракционную решётку, направить прибор на лампу так, чтобы через окно экрана прибора была видна нить лампы.

4. Экран прибора установить на расстоянии b =0,5 м от диф­ракционной решётки и получить на нём чёткое изображение спектров I и II порядков.

5. Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины, фиолетовой полосы, как слева «а_л», так и справа «а_п» для спектров I порядка и II порядка.

6. Опыт повторить для зелёной и красной полос спектров I порядка и II порядка.

7. Вычислить среднее расстояние для каждой полосы спектровI порядка и II порядка по формуле .

8. Вычислить по формуле (1) длину волны фиолетового света для спектров I и II порядков, длину волны красного света I и II порядков и длину волны зелёного света I и II порядков.

9. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.

10. Сравнить полученные результаты длин волн с табличными значениями (Таблица 11) и сделать вывод.

11. Ответить на контрольные вопросы.

Таблица 1

Номер опыта	Период дифракционной решёткиd, м	Порядок спектра m	Расстояние от диф. решётки до экрана b, м	Видимые границы спектра фиолетового света			Видимые границы спектра красного света			Видимые границы спектра зеленого света			Длина световой волны
				слева ал, м	справа ап, м	среднее а, м	слева ал, м	справа ап, м	среднее а, м	слева ал, м	справа ап, м	среднее а, м	фиолет. λф, нм	красный λкр, нм	зелёный λз, нм
1	1∙10-5	1	0,5	0,022	0,021		0,038	0.037		0,028	0,029
2	1∙10-5	2	0,5	0,045	0.043		0.076	0.07		0.06	0.058

Контрольные вопросы

1. Что такое дифракция?

2. В каком порядке следуют основные цвета в дифракционном спектре?

3. Какую картину можно наблюдать при помощи источника монохроматического света?

Литература

1. Физика Аксенович Л.А. Ракина Н.Н. Минск «Дизайн ПРО» 2000 г.

2. Жилко В. В. Физика: Учеб. пособие для 11-го класса, Минск 2008 г.