Описание лабораторной установки

У

становка смонтирована на двух составных основаниях, на которых закреплены: источник излучения – ртутная лампа в кожухе 1, коллиматор 2 типа МГТ 2,5*17,5 на стойке, поляризатор 3 в градированной оправе и гониометрический столик 5 со зрительной трубой 6, закрепленной на его алидаде. На кожухе лампы имеется прорезь, на которую с помощью магнитов устанавливается щель. Исследуемый объект 8 (дифракционная решетка) закреплен в оправе с вклеенными магнитами и устанавливается на основание гониометрического столика. Отсчет углов поворота столика производится по угловой шкале с нониусным отсчетом. Поляризатор не является обязательным элементом для работ по теме «Дисперсия и дифракция» и используется при проведении других лабораторных работ. Излучение от ртутной лампы, заполняющее щель, преобразуется коллиматором в параллельный пучок, который направляется на дифракционную решетку, установленную на столике гониометра. Отклоненное излучение наблюдается визуально с помощью зрительной трубы, сфокусированной на «бесконечность», что позволяет восстановить изображение щели. Угол отклонения излучения измеряется по отсчетной шкале столика. Отсчет целых градусов производить по шкале лимба против нуля нониуса. К этим данным следует добавить количество десятых долей, снятых по шкале нониуса – первое деление нониуса, совпадающее с каким-либо делением шкалы лимба.

Спектр состоит из следующих длин волн: ярко-красная – 631,0 нм; две желтые – 576,9 нм и 579,2 нм; зеленая – 546,0 нм; голубая – 491,6 нм; синяя – 435,8 нм; две фиолетовые – 407,7 нм и 404,7 нм (визуально наблюдаться могут не все линии).

Порядок выполнения работы

1. Включить источник света, повернуть окуляр так, чтобы его оптическая ось совпадала с осью коллиматора. При этом в поле зрения окуляра зрительной трубы появится изображение входной щели коллиматора. Вращая окуляр, следует добиться резкого изображения щели. Установить изображение щели параллельно отсчетной нити окуляра поворотом трубы в кронштейне вокруг оптической оси, предварительно ослабив зажимной винт.

2. На предметный столик поставить дифракционную решетку перпендикулярно оси коллиматора. При этом в поле зрения окуляра будет наблюдаться ряд спектральных линий первого, второго и последующих порядков по обе стороны от центрального белого максимума (k= 0). Для определения искомого угла необходимо совместить вертикальную нить в окуляре с выбранной спектральной линией в спектре первого порядка сначала справа от нулевого максимума. По лимбу и нониусу снять отсчет N₁ (градусы – по лимбу, и десятые доли градуса по нониусу – первая совпавшая риска нониуса с риской лимба).

3. Затем перемещая окуляр в сторону белого максимума и далее совместить нить окуляра с зеленой линией спектра первого порядка слева от нулевого максимума. Снять отсчет N₂. Следовательно, искомый угол дифракции φ = (N₁ – N₂)/2. Угол φ следует измерить три раза, найти среднее значение φ_ср и рассчитать период решетки по приведенной ранее формуле.

4. Зная период решетки, рассчитать число штрихов на 1 мм ширины решетки по формуле (2).

5. Произвести измерение угла дифракции для других спектральных линий из рекомендуемых ниже по заданию преподавателя. Рассчитать угловую дисперсию решетки, зная углы дифракции на разных спектральных линиях (формулы 3, 4). Сравнить результаты двух способов вычисления и сделать выводы.

6. Вычислить разрешающую способность по формуле 5, найти полное число штрихов решетки, зная число штрихов на 1 мм и измерив ширину нарезанной части решетки.

7. Вывести формулу погрешности для периода решетки и оценить ее значение в соответствии с самой величиной.

Рекомендуемые задания

Тип решетки	Порядок	Цвета линии
1 50 штр/мм	k = 1	голубой, зеленый, красный
	k = 2	фиолетовый, голубой, зеленый, красный
	k = 3	фиолетовый, зеленый, желтый (2линии), красный
2 100 штр/мм	k = 1	фиолетовый, голубой, зеленый, красный
	k = 2	фиолетовый, зеленый, желтый (2линии), красный
	k = 3	фиолетовый, зеленый, желтый (2линии), красный

Примечание. В силу конструктивных особенностей решеток, изготовленных на плоскопараллельной стеклянной пластике голографическим способом наблюдаются дополнительные размытые линии, обусловленные многократным отражением в пластинке в особенности при больших углах дифракции. Для измерений выбираются линии с четким ярким изображением. Этот эффект наиболее заметен для двух близко расположенных желтых линий – первые две по отклонению центрального максимума (k = 0) наблюдаемые линии с резкими границами являются искомыми.

35