С помощью дифракционной решетки

В работе применяется простейшая дифракционная решетка прозрачного типа. На плоскую стеклянную поверхность нанесены штрихи одинаковой формы. Оптическая схема всей установки по определению длины световой волны показана на рис.13. Она включает источник света , помещенный вблизи главного фокуса линзы так, чтобы изображение лампы отчетливо проектировалось на шкале Н. Пучок лучей от линзы проходит через дифракционную решетку. За решеткой, параллельно ее плоскости, помещается полупрозрачная шкала Н, служащая экраном, на котором наблюдается дифракционная картина.

Все элементы установки размещены на оптической скамье. Дифракционная решетка освещается белым светом нити лампы накаливания. Собирающая линза после дифракционной решетки отсутствует. Максимумы для любой длины волны и любого порядка будут иметь некоторую ширину MN. Спектр нулевого порядка имеет ширину , определяемую толщиной нити лампы. Если О – центр максимума нулевого порядка. А – центр максимума второго порядка для лучей определенного цвета, то – расстояние между ними, отсчитываемое по шкале. Расстояние от решетки до экрана обозначим через Z. Тогда по основной формуле дифракционной решетки может быть вычислена искомая длина волны:

(14)

или

(15)

 

Рис.13.

 

Порядок спектра принимает целые значения но практически используются в основном спектры первого и второго порядков. Дифракционная решетка, применяемая в работе, имеет период .

 

Выполнение работы

Определение длины волны света (красного, желтого, зеленого, синего – по указанию преподавателя) должно производиться в следующем порядке:

1. Снять со скамьи рейтер с решеткой Д. Электрическую лампу и шкалу Н расположить на противоположных концах скамьи.

2. Перемещая линзу L вдоль оптической скамьи, добиться четкого изображения нити лампы на шкале Н вблизи ее середины.

3. Поставить решетку Д между линзой L и шкалой Н на значительном расстоянии от Н так, чтобы спектры были отчетливо видны.

4. Приступить к измерениям длины волны света, указанной преподавателем. Расстояние Z измеряется по шкале, расположенной вдоль скамьи. Вместо расстояния т x= ОА рекомендуется измерить расстояние , где и – центры соответствующих цветных полос в спектрах рассматриваемого порядка.

5. Произвести 10 измерений при пяти различных (при каждом берутся спектры первого и второго порядков).

6. По формуле (15) рассчитать длины волн. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

Цвет измеряемой области спектра	№ изме- рений	, мм		, мм	x, мм	, нм	, нм
	. . . .
. . .	. . .

 

Контрольные вопросы

1.Что такое дифракция света?

2. В чем состоит принцип Гюйгенса и принцип Гюйгенса-Френеля?

3. Что такое зоны Френеля?

4. Объясните дифракцию Фраунгофера от одной щели.

5. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке. Объясните картину дифракционных максимумов и минимумов.

6. Почему дифракционная решетка может служить дифракционным прибором?

7. Дайте определения дисперсии и разрешающей способности дифракционной решетки.

8. Объясните схему экспериментальной установки.

9. Опишите способ определения длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 3 и с м а н Г.А.. Т о д е с О.М. Курс общей физики. М.:Физматгиз, 1972, т.З.

2. С а в е л ь е в И.В. Курс общей физики, М.: Наука, 1977.т.2.

3.Я в о р с к и й Б.М., Д е т л а ф А.А. Курс физики. М.:Высш. школа, 1979, т.З.

4. К о р т н е в А.В., Р у б л е в Ю.В., К у ц е н к о А.Н. Практикум по физике. М.:Высш.школа. 1965.

5. Физический практикум/Под ред.В.И.Ивероновой. М.:Высш.школа, 1962.

6. М а й с о в а Н.Н. Практикум по курсу общей физики. М.:Высш.школа, 1963.