Упражнение № 2 Определение постоянной дифракционной решётки

1. Установить на стойке 5 дифракционную решетку, постоянную которой нужно определить (решетка 2).

2. Установить зеленый светофильтр, сдвинуть экран 6 до упора вправо, включить осветитель, навести на резкость линии дифракционного спектра.

3. Измерить по линейке, закреплённой на скамье, расстояние L от решетки до экрана.

4. По аналогии с упражнением 1 измерить расстояния Х_k, то есть расстояние между линиями нулевого и 1-го, нулевого и 2-го, нулевого и k – го порядков.

5. Для каждого k вычислить sin _k по формуле: sin _k  Х_k/L.

6. По формуле: d = kλ/sin_k, вычислить постоянную решетки, учитывая, что длина волны зеленого света равна: λ = (5,2  0,1)∙10^-7 м. Опыт повторить не менее 3 –х раз, изменяя в каждом случае на 20-30 мм расстояние L. Результаты всех измерений занести в таблицу 2.

7. Из полученных значений найти среднее значение λ. По стандартной методике, приведенной в приложении 1, вычислить случайную абсолютную погрешность измерений.

Таблица 2

№№ опытов

L, мм

Порядок спектра k

Хk, мм

sink

di,

d, мм

∆di,

(∆di)^2

S

Sn

α= tnα

∆dСЛ, мм

1

k = 1

k = 2

k = 3

2

k = 1

k = 2

k = 3

3

k = 1

k = 2

k = 3

8. Вычислить систематическую (приборную) погрешность измерений. Для этого по формуле, полученной в соответствии с п. 8 приложения 1:

(8)

вычислить относительную систематическую погрешность _ПР для одного из результатов измерений, который, на ваш взгляд, имеет наибольшую ошибку. Здесь λ –погрешность измерения длины волны зелёного света, L – приборная погрешность измерения расстояния L, Х_k- приборная погрешность измерения расстояния Х_k. Вычислив относительную, найти абсолютную систематическую погрешность измерений d_пр:

d_пр = _ПРd .

9. Вычислить полную погрешность измерений по формуле:

.

В случае если одна из погрешностей мала по сравнению с другой, ей можно пренебречь.

10. Округлить полную погрешность до первой значащей цифры. Затем до той же значащей цифры округлить и результат измерений. Ответ записать по форме:

Пример. Ответ: длина волны излучения лазера равна:

 = (0,76  0,02)10^-6 м.

Контрольные вопросы

1. В чем сущность явления дифракции волн?

2. При каких условиях наблюдается дифракция световых волн?

3. Сущность явления интерференции световых волн, оптическая разность хода двух когерентных лучей, условие max и min интерференции.

4. Строение дифракционной решетки. Вывести основную формулу дифракционной решетки.

5. Какая картина наблюдается на экране, если решётку осветить красным светом, белым светом?

6. В каком интервале длин электромагнитных волн находится белый свет?