Описание установки использующей оптическую скамью

Для выполнения лабораторной работы по определению длины световой волны необходимо иметь поставку от подъемного столика и электрическую лампочку в патроне на штативе. Патрон с электрической лампочкой устанавливается так, чтобы была видна только одна нить накала лампы в виде вертикальной прямой. Установку для работы собирают так, как показано на рис.5.

рис.5

Прибор устанавливается на подставке от подъемного столика на такой высоте, чтобы горизонтально установленная рейка была на уровне глаз наблюдателя. На задний конец бруска надевают экран, шкала обращена к рамке. В рамку вставляют дифракционную решетку, при этом штрихи, нанесенные на ней, должны быть параллельны щели в экране. Приблизив глаза к дифракционной решетке, направляют прибор на источник света так, чтобы сквозь узкую щель в экране была видна нить накала лампы. В этом положении прибор закрепляют окончательно. Тогда на черном фоне по обе стороны щели на экране будут видны дифракционные спектры, которые симметричны, и расположены относительно щели так, что фиолетовая часть каждого спектра будет обращена к середине шкалы (к щели).

При решетке с 50 штрихами на 1мм обычно видно три пары спектров, при решетке со 100 штрихами на 1мм – две пары.

В первом случае лучше пользоваться первой и второй парами спектров (считая от щели). Во втором случае только первой парой. Дальнейшие спектры обычно бывают, расплывчаты, и их границы определить трудно.

В данной лабораторной работе, пользуясь двумя дифракционными решетками, определяют длину световой волны фиолетовых, зеленых и красных лучей на грани их видимости.

Для этого отсчитывает по шкале в первых спектрах, расположенных по обе стороны щели, расстояние от середины шкалы до крайних фиолетовых лучей, крайних зеленых и крайних красных.

Если полученные значения у левого спектра отличны от соответственных значений у правого, то находят среднее значение.

Затем по шкале на бруске определяют в мм расстояние L от экрана до дифракционной решетки, которая расположена на нулевом значении шкалы. Зная иL, находим угол отклонения луча от нормали, т.е. угол φ. Так как угол φ мал, то без существенной погрешности можно допустить, что

, а из рис.6

рис.6

Но , следовательно , откуда

где n–порядок спектра.

Для получения более точных результатов необходимо L брать, возможно, большим и передвигать ползунок с экраном по рейке до тех пор, пока начало (или конец) спектра не окажется на штрихе шкалы экрана и выразится в целых числах.

Порядок выполнения работы

Упражнение 1 (Схема рис.6).

1. Проверить установку для производства опыта.

2. Установить дифракционную решетку , у котороймм.

3. Получить на экране четкую картину дифракционного спектра первого порядка и определить для фиолетового, зеленого и красного лучей.

4. Измерить расстояние L от экрана до дифракционной решетки.

5. Определить длину волны для каждого цвета.

6. Рассмотреть спектр второго порядка и найти для этого спектра фиолетовых, зеленых и красных лучей.

7. Вновь измерить L расстояние от экрана до дифракционной решетки и найти длину волны для каждого цвета лучей.

8. Заменить решетку решеткой,мм и проделать те же опыты (3,4,5,6,7).

9. Найти среднее значение длин волн для фиолетовых, зеленых, красных лучей (из 12-ти полученных значений).

Упражнение 2 (Выполняется с лаборантом) (Схема рис.6).

1. Включить вилку блока питания лазера в розетку (220В)

2. Включить тумблер в сеть (загорается лампа “сеть”).

3. Регулятор тока вывернуть в крайнее правое положение.

4. Через некоторое время загорится лампа “Высокое”.

5. После включения лазера (появляется луч рубинового цвета) регулятором тока установить силу тока I=22mA.

6. В держатель установить дифракционную решетку и установить его между экраном и лазером так, чтобы на экране наблюдалось дифракционная картина.

7. Измерить расстояния до первого, второго, третьего дифракционных максимумов.

8. Измерить расстояние L от экрана до дифракционной решетки.

9. Определить длину волны лазерного излучения.

10. Заменить решетку решеткойи проделать опыты (6,7,8,9).

Упражнение 3.

1. Вычислить относительную погрешность найденных длин волн в упражнениях 1 и 2.

2. Данные занести в таблицу (таблица рисуется произвольно).

3. Сделать соответствующий вывод.