Расчётная часть

В данной лабораторной работе требуется определить длину световой волны и частоту для фиолетового и красного участков света по известному периоду решётки, заданному расстоянию Z от экрана- шкалы до дифракционной решётки и по измеренному углу дифракции .

Так как расстояние Z много больше расстояния ℓ от центра дифракционной решётки до положения соответствующего максимума, то sin  tg.

Тангенс  определяется по измеренным на опыте значениям ℓ-расстоянию от главных максимумов k определённого порядка и цвета до центра осветительной щели и Z – расстоянию между дифракционной решёткой и осветительной щелью (см. рис. 2).

Таким образом .

Тогда из формулы (2)получим выражение для расчета 

. (9)

Рис. 2

Порядок выполнения работы

1. Включить в электрическую сеть (U=220 В) источник света S.

2. Установить расстояние Z =300 мм между экраном- шкалой и дифракционной решёткой и измерить расстояния:

, , (10)

, . (11)

Повторить измерения и расчёты для расстояний Z=400 и 500 мм соответственно.

Согласно рис. 2 расстояния ℓ^' и ℓ^'' для каждого цвета и дифракционного максимума отсчитываются визуально на миллиметровой шкале - экране слева и справа от центра щели.

3. Результаты измерений необходимо занести в расчётную таблицу.

Расчётная таблица

КРАСНЫЙ ЦВЕТ								ФИОЛЕТОВЫЙ ЦВЕТ
Z, мм	k	мм	мм	мм	мкм	мкм	, Гц	k	мм	мм	мм	мкм	мкм	, Гц
300	1							1
	2							2
400	1							1
	2							2
500	1							1
	2							2

4. Вычислить по формуле (9) значения _iф, _iк (i=1, 2, …, 6). Результаты занести в таблицу, предварительно переведя рассчитанные величины из мм в мкм.

5. Рассчитать средние значения длин волн <> и занести результаты в таблицу.

, . (12)

4. Вычислить средние арифметические погрешности <_к>, <>.

5. Окончательный результат необходимо записать в виде

_к = <_к>  <_к>,

_ф = <_ф>  <_ф>.

4. Используя результаты измерений и расчётов, определить средние частоты красного и фиолетового цветов сплошного спектра, из соотношения:

, (13)

где с=3∙10⁸ м/c, - скорость света в вакууме.

При вычислениях необходимо перевести соответствующие длины волн в метры.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается сущность принципа Гюйгенса-Френеля и метода зон Френеля?

2. Как записывается условие наблюдения главных максимумов интенсивности света при нормальном падении на дифракционную решетку плоской монохроматической волны?

3. Каковы различия между дифракционными и дисперсионными спектрами? Какого цвета лучи в дифракционном спектре сильнее отклоняются от первоначального направления и почему?

4. Что такое разрешающая способность и дисперсия дифракционной решетки?

5. Имеются ли естественные дифракционные решётки? Каковы условия образования в них дифракционных спектров.

6. Назовите области применения явления дифракции света в науке и технике.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2.М.: Наука, 1982, С. 382-384, 400-415

2. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.З. М.: Наука, 1971. С. 106-108, 128-144.

3. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Наука, 1976. C. I50-I55, 172-179, 198-206.

4. Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965. С.375-382.

5. Руководство к лабораторным занятиям по физике /Под ред. Л.Л. Гольдина. М.; Наука, 1973. С.388-391.

6. Лабораторные занятия по физике /Под ред. Л.Л.Гольдина. М.: Наука, 1983. С. 471-473.

3