7. Обработка результатов измерений

1. Для каждой спектральной линии вычислить среднее значение расстояния между максимумами первого порядка (Х_{ж ср}; Х_{зел ср}; Х_{син ср}; Х_{фиол ср}). Данные записать в таблицу по форме 1.

2. Вычислить средние значения длин волн всех спектральных линий (_{ж ср}; _{зел ср}; _{син ср}; _{фиол ср}) по формуле

3. Провести обработку результатов прямых измерений величины Х для всех спектральных линий. Промежуточные результаты удобно записать в таблицу по форме 2.

Форма 2

	№ опыта	(Хж ср – Хж i)	(Хж ср – Хж i)^2
Желтая	1
	2
		(Хзел ср – Хзел i)	(Хзел ср – Хзел i)^2
Зеленая	1
	2
		(Хсин ср – Хсин i)	(Хсин ср – Хсин i)^2
Синяя	1
	2
		(Хфиол ср – Хфиол i)	(Хфиол ср – Хфиол i)^2
Фиолетовая	1
	2

4. Вывести формулу относительной неопределенности (погрешности) искомой величины, пользуясь формулой (5).

5. Для каждой линии вычислить по полученной формуле. Оценить границы доверительных интервалов _ср.

6. Для каждой линии окончательный результат записать в стандартной форме:

….

8. Контрольные вопросы

1. Какова физическая природа возникновения полос определенного цвета в спектре ртути?

2. Какие волны называются когерентными?

3. Сформулируйте принцип Гюйгенса – Френеля.

4. Какому условию соответствует образование главных максимумов или минимумов в дифракционной картине, создаваемой дифракционной решеткой?

Работа 69. Определение длины световой волны лазера с помощью дифракционной решетки

1. Цель работы

Целью работы является измерение длины световой волны лазера, излучающего электромагнитные волны в красной области спектра, при помощи прозрачной дифракционной решетки.

2. Краткая теория исследуемого вопроса

Явление дифракции заключается в огибании волной раз­личных препятствий, т.е. в отклонении волны от прямоли­нейного распространения. Наблюдать отчетливую дифрак­ционную картину можно лишь при условии, что размеры пре­пятствия сопоставимы с длиной волны или, если место на­блюдения дифракции находится на большом расстоянии от препятствия.

При расчетах дифракционных явлений используется прин­цип Гюйгенса — Френеля.

Принцип Гюйгенса утверждает, что каждая точка, до ко­торой доходит световое излучение, сама становится источ­ником вторичных полусферических световых волн, огибаю­щая которых дает фронт распространяющейся волны.

Согласно принципу Френеля, интенсивность распространяющейся волны определяется интерференцией вторичных волн. По­этому в пространстве свет будет наблюдаться только там, где вторичные волны усиливают друг друга.

Очень удобным инструментом для расчета интенсивности света, прошедшего сквозь дифрагирующее препятствие, является метод «зон Френеля». Френель предложил рассматривать поверхность волнового фронта как совокупность (набор) отдельных частей этой поверхности – зон. Причем разбиение волнового фронта на зоны Френеля происходит таким образом, чтобы оптическая разность ходя от каждой последующей зоны до рассматриваемой точки возрастала на половину длины световой волны (на /2). Известно, что если оптическая разность хода от двух источников до рассматриваемой точки равно нечетному числу полуволн, то волны, исходящие из этих источников будут взаимно гасить друг друга, и в рассматриваемой точке будет наблюдаться интерференционный минимум (см. явление интерференции). Если волновой фронт, прошедший через дифрагирующее препятствие, представляет собой совокупность четного числа таких зон, то вторичные волны, излученные этими зонами, будут взаимно гасить друг друга и в рассматриваемой точке буде наблюдаться дифракционный минимум. Если волновой фронт – совокупность нечетного числа таких зон, то одна зона остается «не скомпенсированной» и даст положительный вклад в рассматриваемую точку в пространстве, где будет наблюдаться дифракционный максимум.