Лабораторна робота № 41 вивчення явища дифракції світла

Мета роботи – вивчити явище дифракції світла за допомогою дифракціної решітки.

Обладнання: гоніометр, дифракційна решітка, освітлювач, світлофільтри.

Теоретичні відомості

Дифракцією називається сукупність явищ, що спостерігаються при поширенні світла з різкими неоднорідностями (малі отвори, щілини, границі непрозорих тіл тощо) і зв’язаних з відхиленням від законів геометричної оптики.

Дифракційною решіткою називається сукупність великого числа однакових щілин, що знаходяться на однакових відстанях одна від одної (рис. 41.1). Відстань між серединами, сусідніх щілин називається періодом решітки. При нормальному падінні плоскої світлової хвилі на дифракційну решітку на екрані спостерігається дифракційна картина, що являє собою симетрично розташовані (відносно оптичної осі системи) зображення джерела світла. Ці зображення називаються головними дифракційними максимумами. Вони нумеруються по порядку в обидва боки від центрального, якому присвоюється нульовий індекс. Індекс головного дифракційного максимуму називається порядком максимуму.

Рис. 41.1.

Положення головних дифракційних максимумів визначається рівнянням:

(41.1)

де d – постійна дифракційної решітки; - кут, під яким спостерігається відповідний максимум;n – порядок максимуму (n = 0, 1, 2,…); – довжина світлової хвилі.

Визначивши кут для дифракційного максимуму порядкуn і знаючи постійну дифракційної решітки d , з (41.1) знаходимо:

(41.2)

тобто визначаємо відповідну довжину світлової хвилі.

Описання установки

На нерухомій платформі 9 встановлено дифракційну решітку 3 з періодом d = 0,01 мм (решітку можна побачити, знявши кришку корпуса 2), освітлювач 1 зі світлофільтром 8, коліматор зі щілиною 7. Для спостереження дифракційної картини слугує сектор 5 з матовим екраном, що повертається навколо вертикальної осі гвинтом 6. Кут повороту відраховується за кутомірною шкалою з ноніусом 4.

Рис.41.2.

Порядок виконання роботи

Ввімкнути через знижуючий трансформатор освітлювач 1 в мережу. Візуально перевірити наявність головних дифракційних максимумів.
Вставити в тримач світлофільтр. Визначити кути, під якими видно дифракційні максимуми ліворуч і праворучвід нульового максимуму.
Аналогічні вимірювання провести для інших світлофільтрів, кольори яких вкаже викладач.
Згідно з формулою (41.2) визначити довжини хвиль монохроматичного світла. Знайти похибку вимірювань.
Результати вимірювань і обчислень занести в таблицю.