Порядок выполнения работы. 1. Включить ртутную лампу (включает лаборант или преподаватель)

1. Включить ртутную лампу (включает лаборант или преподаватель).

2. Установить дифракционную решетку на предметный столик.

3. Вращая алидаду, добиться совмещения оптических осей коллиматора и зрительной трубы. В окуляре зрительной трубы при этом появится нулевой по­рядок спектра ртути (окрашенная по краям белая линия). Оптимальная ширина щели уже установлена.

4. Вращая алидаду рукой влево, убедиться, что видны все линии спектра ртути 1 и 2 порядков (фиолетовая, зелено-голубая, зеленая, желтая первая и желтая вторая). Аналогичные действия выполнить при вращении--алидады вправо от нулевого порядка.

Линии в спектре ртути	Отсчет по шкале гониометра	Угол дифракции φ	Постоянная решетки d (нм)	Длина волны l (нм)
Спектр 1-го порядка	желтая I желтая II зеленая зелено-голубая сине-фиолетовая
Спектр 2-го порядка	желтая I желтая II зеленая зелено-голубая сине-фиолетовая

Задание 1: Измерение углов дифракции.

Измерить угловое положение всех спектральных линий первого и второго порядков спектра слева и справа от нулевого положения, начиная от желтой линии второго порядка справа (или слева) до желтой линии второго порядка слева (или справа).

Данные записать в таблицу. Значения углов дифракции рассчитать по фор­муле

Задание 2. Определение постоянной дифракционной решетки.

По найденным значениям углов дифракции для зеленой линии обоих порядков рассчитать постоянную решетки по формуле (1).

Задание 3. 0пределение длины световой волны.

Пo измеренным значениям углов дифракции для остальных линий перво­го и второго порядков рассчитать длины волн соответствующих линий по фор­муле (1). Значение постоянной дифракционной решетки взять из задания 1.

Задание 4. Вычисление угловой дисперсии решетки.

Дисперсия D характеризует угловое расстояние между близкими спектральными линиями на единицу длины волны:

Дифференцируя обе части (1), получим

d cosφ dφ = mdl (2)

Дисперсия возрастает с увеличением порядка спектра. На опыте дисперсию решетки определяют путем измерения углового расстоя­ния ∆φ между двумя близкими спектральными линиями с известной разностью длин волн ∆l, (например, между желтыми линиями в спектре ртути).

(3)

Сравнить значения D для первого и второго порядков. Сопоставить результаты с соотношением (2).

Вопросы:

1. Содержание принципа Гюйгенса-Френеля.

2. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера.

3. Дифракционная решетка. Дифракция монохроматических волн на решетке. Условие главных максимумов - вывод формулы. Распределение интенсивности на экране при дифракции на прямоугольной щели.

4. Распределение интенсивности на экране при дифракции световых волн на решетке.

5. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Дисперсия и разрешаю­щая способность решетки. Особенности дифракционного спектра.

6. Измерение углов дифракции. Основные узлы гониометра.

7. Типы дифракционных решеток.

Литература

1. Ландсберг Г.С. Оптика. М., Наука, 1976.

2. Калитеевский Н.И. Волновая оптика. М., Наука, 1971.