Міністерство освіти і науки України
Національний Авіаційний Університет
Кафедра загальної фізики
Лабораторна робота №11
на тему:
ВИВЧЕННЯ ЯВИЩА ДИФРАКЦІЇ СВІТЛА
ЗА ДОПОМОГОЮ ДИФРАКЦІЙНОЇ ГРАТКИ»
Виконав: Кушнір Олексій
Група: КП-106
Допущений:
Виконав:
Здав:
Київ-2013
Мета роботи: вивчити явище дифракції світла, визначити сталу дифракційної гратки, кутову дисперсію та роздільну здатність.
Метод та дослідницька установка
Дифракційна гратка – це система паралельних щілин однакової ширини 
, розділених між собою непрозорими проміжками 
. Виготовляють дифракційні гратки з к-стю щілин 
від 50 до 1000 на 1 мм. Стала дифракційної гратки (період) дорівнює сумі прозорої частин дифракційної гратки (рис. 1):
Величина сталої дифракційної гратки обернена до к-сті щілин на одиницю довжини :
У свою чергу,
,
де 
—загальна к-сть щілин; 
—ширина гратки.
Сталу 
можна визначити за формулою для положення головних максимумів дифракційної гратки:
, (1)
де 
—кут дифракції; 
—порядок максимуму (
—довжина хвилі монохроматичного світла.
Спрямуємо пучок монохроматичного світла з відомою довжиною хвилі на гратку перпендикулярно до її площини. За дифракційною граткою розмістимо паралельно їй збірну лінзу, у фокальній площині якої помістимо екран. На екрані, що міститься на фокусній відстані 
від збірної лінзи, спостерігатиметься дифракційна картина у вигляді дифракційних максимумів, розміщених симетрично відносно нульового центрально максимуму (відстань набагато більша від ширини гратки). Приклад формування максимуму першого порядку зображено на рис. 1.
Сталу визначають за формулою (1)
(2)
І навпаки, знаючи сталу дифракційної гратки, можна визначити невідому довжину світлової хвилі
(3)
Головними характеристиками дифракційної гратки є кутова і лінійна дисперсії та роздільна здатність.
Кутова дисперсія 
характеризує кутову ширину -го максимуму; вона вказує, на який кут 
відрізняються відхилення світлових променів в одному максимумі, якщо різниця близьких довжин хвиль становить 
:
Запишемо р-ння (1) для двох довжин хвиль одного й того самого порядку дифракції: 
, 
. За малих кутів відхилення можна виконати заміну 
, 
(кути вимірюють у радіанах). Віднімемо перше р-ння від другого:
або 
Оскільки 
, то
(4)
Точну формулу можна дістати, якщо про диференціювати ліву і праву частини формули (1):
.
Звідси 
. Вважаючи 
, отримаємо (4).
Лінійна дисперсія характеризує ширину спектра -го порядку на екрані
, (5)
де —фокусна відстань від лінзи до екрана.
Роздільна здатність гратки визначається відношенням довжини хвилі до найменшого інтервалу 
, між двома спектральними лініями з близькими довжинами хвиль 
і 
, які ще можна розрізнити в спектрі на екрані ():
Роздільну здатність дифракційної гратки можна визначити за формулою
або
(6)
