Laboratorinis darbas „Šviesos bangos ilgio nustatymas naudojant difrakcinę gardelę“. Šviesos bangos ilgio matavimas
Laboratoriniai darbai.
Tema:Šviesos bangos ilgio nustatymas.
Tikslas: eksperimentiškai nustatyti šviesos bangos ilgį.
Įranga:šviesos bangos ilgio nustatymo prietaisas, difrakcinė gardelė ir šviesos šaltinis.
Teorinė darbo dalis: Difrakcinė gardelė – tai daugybės siaurų plyšių, atskirtų nepermatomais tarpais, rinkinys.
d = a + b yra difrakcijos gardelės periodas
d ∙ sin = k ∙ λ, k = 0, 1, 2… - difrakcijos gardelės formulė,
φ – kampas, kuriuo stebima didžiausia atitinkamos spalvos šviesa.
Naudojame difrakcinę gardelę, kurios periodas 1/100 mm, 1/50 mm (laikotarpis nurodytas ant grotelių). Tai yra pagrindinė matavimo sąrankos dalis, parodyta 1 pav. Grotelės 1 sumontuotos laikiklyje 2, kuris tvirtinamas prie liniuotės galo 3. Ant liniuotės sumontuotas juodas ekranas 4 su siauru vertikaliu grioveliu 5, per vidurį ekranas gali judėti išilgai liniuote, kuri leidžia keisti atstumą tarp jo ir difrakcinės gardelės (siekiant gauti didžiausią ryškumą) . Ant ekrano ir liniuotės yra mm skalės. Jei žiūrite per groteles ir plyšį į šviesos šaltinį, tada juodame ekrano fone galite stebėti 1, 2 ir tt difrakcijos spektrus abiejose plyšio pusėse (atsitiktinis iškrypimas spektrai eliminuojami sukant rėmą su grotelėmis).
Bangos ilgis nustatomas pagal formulę: λ = (d ∙ sin) / k.
Naudodamiesi 2 pav. ir difrakcijos gardelės formule, įrodykite, kad šviesos bangos ilgį galima nustatyti pagal formulę: λ = (d ∙ b) / (k ∙ a), k yra spektro tvarka.
Išvesdami šią formulę, nepamirškite, kad dėl kampų mažumo (mažiausiai > 5), esant maksimalioms dydžiui, jų nuodėmę galima pakeisti tg.
Atstumas a suskaičiuoti liniuotę nuo tinklelio iki ekrano, b– ekrano skalėje nuo plyšio iki pasirinktos spektro linijos. Šiame darbe matavimo paklaida λ nėra įvertinta dėl neapibrėžtumo pasirenkant tam tikros spalvos vidurinę spektro dalį.
Parsisiųsti:
Peržiūra:
Laboratoriniai darbai.
Tema: Šviesos bangos ilgio nustatymas.
Tikslas: eksperimentiškai nustatyti šviesos bangos ilgį.
Įranga: šviesos bangos ilgio nustatymo prietaisas, difrakcinė gardelė ir šviesos šaltinis.
Teorinė darbo dalis:Difrakcinė gardelė – tai daugybės siaurų plyšių, atskirtų nepermatomais tarpais, rinkinys.
D = a + b yra difrakcijos gardelės periodas
D nuodėmė = k ∙ λ, k = 0, 1, 2… - difrakcijos gardelės formulė,
φ – kampas, kuriuo stebima didžiausia atitinkamos spalvos šviesa.
Naudojame difrakcinę gardelę, kurios periodas 1/100 mm, 1/50 mm (laikotarpis nurodytas ant grotelių). Tai yra pagrindinė matavimo sąrankos dalis, parodyta 1 pav. Grotelės 1 sumontuotos laikiklyje 2, kuris tvirtinamas prie liniuotės galo 3. Ant liniuotės sumontuotas juodas ekranas 4 su siauru vertikaliu grioveliu 5, per vidurį ekranas gali judėti išilgai liniuote, kuri leidžia keisti atstumą tarp jo ir difrakcinės gardelės (siekiant gauti didžiausią ryškumą) . Ant ekrano ir liniuotės yra mm skalės. Jei žiūrite per groteles ir plyšį į šviesos šaltinį, tada juodame ekrano fone galite stebėti 1, 2 ir tt difrakcijos spektrus abiejose plyšio pusėse (atsitiktinis iškrypimas spektrai eliminuojami sukant rėmą su grotelėmis).
Bangos ilgis nustatomas pagal formulę: λ = (d ∙ sin)/k.
Naudodamiesi 2 pav. ir difrakcijos gardelės formule, įrodykite, kad šviesos bangos ilgį galima nustatyti pagal formulę: λ = (d ∙ b) / (k ∙ a), k yra spektro tvarka.
Išvesdami šią formulę, nepamirškite, kad dėl kampų mažumo (mažiausiai > 5), pagal kuriuos stebimi maksimumai, jų nuodėmę galima pakeisti tg.
Atstumas a suskaičiuoti liniuotę nuo tinklelio iki ekrano, b – ekrano skalėje nuo plyšio iki pasirinktos spektro linijos. Šiame darbe matavimo paklaida λ nėra įvertinta dėl neapibrėžtumo pasirenkant tam tikros spalvos vidurinę spektro dalį.
Praktinė darbo dalis.
Užduotis numeris 1.
- Surinkite matavimo sąranką, įstatykite ekraną tokiu atstumu, kad būtų aiškiai matomi spektrai.
- Žiūrėdami pro difrakcijos gardelę ir plyšį ekrane į šviesos šaltinį ir judindami ekraną, nustatykite jį taip, kad difrakcijos spektrai būtų lygiagrečiai ekrano masteliui.
- Nejudindami instrumento, naudokite skalę, kad nustatytumėte I spektro spalvų juostų vidurio taškus.
eilė. Įrašykite rezultatus į lentelę. Nustatykite vidutinę matavimo rezultatų reikšmę.
Skaičiavimai:
- Palyginkite gautus rezultatus, gautus rezultatus su šių spalvų bangos ilgiais spalvotame intarpe arba pagal siūlomą lentelę:
- Padarykite išvadą.
Užduotis numeris 2. Šviesos difrakcijos stebėjimas gramofono įraše (78 aps./min., 33 aps./min.)
- Dešinėje rankoje paimkite plokštelės gabalėlį ir padėkite jį dešinėje prie akies taip, kad grioveliai būtų vertikaliai, tai yra lygiagrečiai lempos kaitinimo siūleliui, o lempos šviesa kristų į paviršių skirtingais kampais. Stebėti geriausia tamsioje patalpoje.
- Padarykite išvadą, kad gautų spektrų skaidrumas ir ryškumas priklauso nuo griovelių skaičiaus ir spindulių kritimo kampo.
Testo klausimai:
1) Kodėl centrinėje spektro dalyje, gautame ekrane, kai difrakcijos gardelė apšviečiama balta šviesa, visada yra balta juosta?
2) Difrakcinės gardelės turi 50 ir 100 linijų 1 mm. Kuris iš jų suteiks platesnį spektrą ekrane, kai visi kiti dalykai bus vienodi?
3) Kaip kinta difrakcijos spektro raštas ekranui tolstant nuo gardelės?
4) Su kokiais sunkumais susiduriama nustatant difrakcijos eksperimentus ir kaip juos įveikti?
5) Kuo skiriasi difrakcijos spektras ir dispersinis (prizminis) spektras?
6) Kodėl atomo negalima pamatyti mikroskopu?
7) Kokios yra matavimo klaidų priežastys?
8) Kodėl bet kurios eilės raudonoji spektro dalis yra arčiau centro nuo skalės centro?
9) Kiek spektro kategorijų galima stebėti naudojant šį instrumentą?
10) Kokius fizinius dydžius ar charakteristikas galima nustatyti naudojant šį įrenginį?
Ryžiai. 1. Prietaisas šviesos bangos ilgiui nustatyti.
1 - difrakcinė gardelė; 4 - ekranas;
2 - laikiklis; 3 - liniuotė; 5 - vertikalus lizdas
Ryžiai. 2. Bandymo bangos ilgiui nustatyti schema.
Šviesos bangos ilgio nustatymas iš gatavų nuotraukų.
Fotografavimo sąranką sudaro lazeris LGI-207B, plyšys ir ekranas (esantis L = 1,2 m atstumu nuo plyšio); ant pastarojo uždedamas fotopopieriaus lapas. Centrinės difrakcijos dėmės ekspozicijos laikas – 10–15 s, likusios nuotraukos dalis – 3 min.
Buvo gautos keturios difrakcijos modelių nuotraukos, atitinkančios skirtingą plyšio plotį:
b 1 = 0,33 mm (1 pav.), b 2 = 0,20 mm (2 pav.), b 3 = 0,15 mm (3 pav.), b 4 = 0,10 mm (4 pav.) ).
Ekrane stebimas difrakcijos modelis yra Fraunhoferis, todėl bangos ilgiui nustatyti galima naudoti minimalią difrakcijos sąlygą: b sin φ = k λ. Dėl kampo mažumo sąlyga sin φ ≈ tg φ = a /I, kur a yra atstumas nuo nulinės eilės maksimumo vidurio iki k-osios eilės minimumo. Tada bangos ilgio apskaičiavimo formulė yra tokia:
Santykinė paklaida ελ bangos ilgis šiuo atveju nustatomas pagal išraišką:
ε λ = .
Kadangi paklaida mažėja didėjant pločiui b ir atstumui a , tada λ apskaičiuoti naudojamas 1 pav. 1. Jei k = 15 ir a = 35 mm bangos ilgis λ = 610 nm.
Tada, naudojant gautą λ reikšmę ir plyšio pločio reikšmę b 2 , b 3 ir b 4 , būtina apskaičiuoti pozicijas 2, 3, 4 5 eilės minimumai. Gautų verčių palyginimas a i su išmatavimais pav. 2–4, būtina padaryti išvadas apie plyšio difrakcijos minimalios sąlygos pagrįstumą ir difrakcijos modelio tipo kitimą priklausomai nuo plyšio pločio.
Darbo tvarka.
1. Naudodamiesi nuotrauka (1 pav.), nustatykite 15-osios difrakcijos minimumo padėtį centrinio maksimumo vidurio atžvilgiu.
4. Iš nuotraukų (2 - 4 pav.) raskite tų pačių minimumų padėtį ir palyginkite gautas reikšmes su skaičiavimais.
5. Padarykite išvadas.
Tikslas. Tirti šviesos bangų difrakcijos ir interferencijos reiškinius, šių reiškinių panaudojimą medicininiuose ir biologiniuose tyrimuose. Išmokite nustatyti šviesos bangos ilgį naudodami difrakcijos gardelę.
Aktualumas.Šviesos trukdžių reiškiniu pagrįsti interferometrai plačiai naudojami medicinoje, ypač interferometro pagalba galima nustatyti lūžio rodiklius iki šešių skaitmenų po kablelio tikslumu. Interferenciniai metodai naudojami tiesinio ir tūrio plėtimosi koeficientams, dujų ir garų lūžio rodikliams nustatyti labai dideliu tikslumu. Šiuo principu pagrįsti prietaisai naudojami oro sudėčiai kasyklose, kasyklose ir pramoninėse patalpose kontroliuoti. Tas pats metodas naudojamas medicinoje tiriant kraujo sudėties pokyčius sergant kai kuriomis sunkiai atpažįstamomis ligomis. Interferometrų pagalba su dideliu tikslumu nustato bangos ilgį, nedidelius atstumus, nustato optinių paviršių kokybę.
Difrakcinės gardelės naudojimas optiniuose prietaisuose leidžia padidinti jų skiriamąją gebą. Monochromatinių rentgeno spindulių difrakcija polikristaliniuose kūnuose leidžia atlikti rentgeno spindulių difrakcijos kokybinę ir kiekybinę analizę. Šiuo metodu J. Watsonas ir F. Crickas nustatė DNR struktūrą (1962).
Kadangi kūnų elektromagnetinių bangų atspindžio ir sugerties sąlygos visų pirma priklauso nuo bangos ilgio, ši holografijos savybė leidžia ją naudoti kaip intravizijos (introskopijos) metodą.
Instrumentai ir priedai: difrakcinė gardelė, ekranas, liniuotė.
Teorinė dalis
Šviesos trukdžiai.Šviesos trukdžiai yra reiškinys, atsirandantis, kai šviesos bangos yra uždengtos ir kartu su jų stiprėjimu arba susilpnėjimu. Stabilus interferencijos modelis atsiranda, kai sukomponuotos koherentinės bangos. Koherentinėmis bangomis vadinamos vienodo dažnio ir vienodų fazių bangos arba turinčios pastovų fazės poslinkį. Šviesos bangų stiprinimas trukdžių metu (maksimali sąlyga) įvyksta, jei Δ tinka lyginiam pusbangos ilgių skaičiui:
kur k – maksimali tvarka, k=0,±1,±2,±,…±n;
λ yra šviesos bangos ilgis.
Šviesos bangų susilpnėjimas trukdžių metu (minimali sąlyga) stebimas, jei nelyginis pusės bangos ilgių skaičius telpa į optinio kelio skirtumą Δ:
kur k yra minimumo tvarka.
Dviejų pluoštų optinio kelio skirtumas yra atstumų nuo šaltinių iki trukdžių modelio stebėjimo taško skirtumas.
Trikdžiai plonose plėvelėse. Plonų plėvelių trukdžiai gali būti stebimi muilo burbuluose, žibalo dėmėje vandens paviršiuje, kai ją apšviečia saulės šviesa.
Tegul sija 1 nukrenta ant plonos plėvelės paviršiaus (žr. 2 pav.). Spindulys, lūžęs ties oro ir plėvelės sąsaja, praeina per plėvelę, atsispindi nuo jos vidinio paviršiaus, artėja prie išorinio plėvelės paviršiaus, lūžta plėvelės ir oro sąsajoje ir spindulys išeina. Spindulį 2 nukreipiame į pluošto išėjimo tašką, kuris eina lygiagrečiai pluoštui 1. Spindulys 2 atsispindi nuo plėvelės paviršiaus, uždedamas ant pluošto ir abu spinduliai trukdo.
Apšviečiant plėvelę polichromatine šviesa gauname vaivorykštės paveikslą. Taip yra dėl to, kad plėvelė nėra vienodo storio. Vadinasi, atsiranda įvairaus dydžio kelio skirtumai, atitinkantys skirtingus bangos ilgius (spalvotos muilo plėvelės, kai kurių vabzdžių ir paukščių sparnų vaivorykštės spalvos, aliejaus ar aliejų plėvelės vandens paviršiuje ir kt.).
Šviesos trukdžiai naudojami prietaisuose – interferometruose. Interferometrai yra optiniai įrenginiai, kuriais galima erdviškai atskirti du pluoštus ir sukurti tam tikrą kelio skirtumą tarp jų. Interferometrai naudojami mažų atstumų bangos ilgiui dideliu tikslumu nustatyti, medžiagų lūžio rodikliams ir optinių paviršių kokybei nustatyti.
Sanitariniais ir higieniniais tikslais interferometras naudojamas kenksmingų dujų kiekiui nustatyti.
Interferometro ir mikroskopo (interferencinio mikroskopo) derinys biologijoje naudojamas skaidrių mikroobjektų lūžio rodikliui, sausųjų medžiagų koncentracijai ir storiui matuoti.
Huygenso-Fresnelio principas. Anot Huygenso, kiekvienas terpės taškas, kurį tam tikru momentu pasiekia pirminė banga, yra antrinių bangų šaltinis. Fresnelis patobulino šią Huygenso poziciją, pridūręs, kad antrinės bangos yra koherentinės, t.y. sudėjus jie suteiks stabilų trukdžių modelį.
Šviesos difrakcija.Šviesos difrakcija yra šviesos nukrypimo nuo tiesinio sklidimo reiškinys.
Difrakcija lygiagrečiais pluoštais iš vieno plyšio. Leiskite į taikinį plačiai in
krinta lygiagretus monochromatinės šviesos spindulys (žr. 3 pav.):
Spindulių kelyje sumontuotas lęšis L , kurio židinio plokštumoje yra ekranas E . Dauguma spindulių nedifrakuoja; nekeiskite krypties, o juos sufokusuoja objektyvas L ekrano centre, formuojant centrinį maksimumą arba nulinės eilės maksimumą. Spinduliai, difraktuojantys vienodais difrakcijos kampais φ , sudarys maksimumus ekrane 1,2,3,…, n - įsakymai.
Taigi, difrakcijos raštas, gautas iš vieno plyšio lygiagrečiuose spinduliuose, kai apšviečiamas monochromatine šviesa, yra ryški juostelė su maksimaliu apšvietimu ekrano centre, tada atsiranda tamsi juostelė (mažiausiai 1 eilės), tada atsiranda ryški juostelė ( daugiausiai 1 eilės). eilės), tamsi juosta (mažiausiai 2 eilės), maksimali 2 eilės ir kt. Difrakcijos modelis yra simetriškas centrinio maksimumo atžvilgiu. Kai plyšys apšviečiamas balta šviesa, ekrane susidaro spalvotų juostų sistema, tik centrinis maksimumas išlaikys krintančios šviesos spalvą.
Sąlygos maks ir min difrakcija. Jei optinio kelio skirtume Δ pritaikykite nelyginį segmentų skaičių, lygų , tada šviesos intensyvumas padidės ( maks difrakcija):
kur k yra maksimumo tvarka; k =±1,±2,±…,± n;
λ yra bangos ilgis.
Jei optinio kelio skirtume Δ pritaikyti lyginį segmentų skaičių, lygų , tada šviesos intensyvumas susilpnėja ( min difrakcija):
kur k yra minimumo tvarka.
Difrakcinė gardelė. Difrakcinę gardelę sudaro kintamos juostelės, kurios yra nepermatomos šviesai, su vienodo pločio juostelėmis (plyšiais), skaidriomis šviesai.
 |
Pagrindinė difrakcijos gardelės charakteristika yra jos periodas d . difrakcijos gardelės periodas yra bendras skaidrių ir nepermatomų juostų plotis:
Difrakcinė gardelė naudojama optiniuose prietaisuose, siekiant pagerinti instrumento skiriamąją gebą. Difrakcinės gardelės skiriamoji geba priklauso nuo spektro eilės k ir dėl smūgių skaičiaus N :
kur R - rezoliucija.
Difrakcijos gardelės formulės išvedimas.Į difrakcijos gardelę nukreipkime du lygiagrečius pluoštus: 1 ir 2 taip, kad atstumas tarp jų būtų lygus gardelės periodui d .
Taškuose BET ir AT 1 ir 2 spinduliai difrakuoja, nukrypdami nuo tiesės krypties kampu φ yra difrakcijos kampas.
Spinduliai ir sufokusuota objektyvu L ant ekrano, esančio objektyvo židinio plokštumoje (5 pav.). Kiekvienas grotelių plyšys gali būti laikomas antrinių bangų šaltiniu (Huygenso-Fresnelio principas). Ekrane taške D stebime trukdžių modelio maksimumą.
Iš taško BET sijos kelyje numeskite statmeną ir gaukite tašką C. apsvarstykite trikampį ABC : taisyklingas trikampis РВАС=Рφ kaip kampai su viena kitai statmenomis kraštinėmis. Iš Δ ABC:
kur AB=d (pagal konstrukciją),
SW = ∆ yra optinio kelio skirtumas.
Kadangi taške D stebime maksimalius trukdžius, tada
Laboratorinis darbas Nr.2 (sprendimai, atsakymai) fizikoje 11 klasė - Šviesos bangos nustatymas naudojant difrakcinę gardelę
2. Ekraną montuokite L ~ 45-50 cm atstumu nuo difrakcinės gardelės. Išmatuokite L bent 5 kartus, apskaičiuokite vidurkį
5. Apskaičiuokite vidurkius. Įveskite duomenis į lentelę.
6. Apskaičiuokite gardelės periodą d, užrašykite jo reikšmę į lentelę.
7. Pagal išmatuotą atstumą
8. Apskaičiuokite bangos ilgį, atitinkantį akies suvokiamo spektro raudoną kraštą.
9. Nustatykite violetinės spektro galo bangos ilgį.
10. Apskaičiuokite absoliučias paklaidas matuojant atstumus L ir l.
L = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
l = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
11. Apskaičiuokite absoliučiąsias ir santykines paklaidas matuojant bangos ilgius.
Atsakymai į saugumo klausimus
1. Paaiškinkite difrakcinės gardelės veikimo principą.
Veikimo principas toks pat kaip ir prizmių – praleidžiamos šviesos nukreipimas tam tikru kampu. Kampas priklauso nuo krintančios šviesos bangos ilgio. Kuo ilgesnis bangos ilgis, tuo didesnis kampas. Tai identiškų lygiagrečių plyšių sistema plokščiame nepermatomame ekrane.
Spustelėkite norėdami padidinti
2. Nurodykite pirminių spalvų eiliškumą difrakcijos spektre?
Difrakcijos spektre: violetinė, mėlyna, žalsvai mėlyna, žalia, geltona, oranžinė ir raudona.
3. Kaip pasikeis difrakcijos spektras, jei naudosite gardelę, kurios periodas yra 2 kartus didesnis nei jūsų eksperimente? 2 kartus mažesnis?
Spektras bendruoju atveju yra dažnių pasiskirstymas. Erdvinis dažnis yra laikotarpio grįžtamasis dydis. Taigi akivaizdu, kad periodo padvigubinimas sukelia spektro suspaudimą, o spektro mažinimas – spektro ištempimą per pusę.
Išvados: difrakcinė gardelė leidžia labai tiksliai išmatuoti šviesos bangos ilgį.
43 laboratorija
5 skyriusOptika
5.2 tema.Šviesos banginės savybės
Laboratorijos pavadinimas: Šviesos bangos ilgio nustatymas naudojant difrakcijos gardelę
Mokymosi tikslas: gauti difrakcijos spektrą, nustatyti skirtingų spalvų šviesos bangų bangos ilgius
Mokymosi tikslai: stebėti interferencijos modelį, gauti pirmos ir antros eilės spektrus, nustatyti matomas violetinės ir raudonos šviesos spektro ribas, apskaičiuoti jų bangos ilgius.
Saugumo reguliavimas: elgesio biure praktinės pamokos metu taisyklės
Laiko norma: 2 valandos
Išsilavinimo rezultatai, paskelbti trečiosios kartos federalinių valstijų švietimo standartuose:
Studentas privalo
galėti: išmatuoti šviesos bangos ilgį, daryti išvadas remiantis eksperimentiniais duomenimis
žinoti: difrakcijos gardelės išdėstymas, gardelės periodas, maksimumų susidarymo sąlygos
Pamokos saugumas
Laboratorinės pamokos įgyvendinimo gairės
Laboratorinis sąsiuvinis, pieštukas, liniuotė, prietaisas šviesos bangos ilgiui nustatyti, instrumentų stovas, difrakcinė gardelė, šviesos šaltinis.
Pamokos tvarka: individualus darbas
Teorinis pagrindimas
Lygiagretus šviesos spindulys, einantis per difrakcinę gardelę, dėl difrakcijos už gardelės sklinda visomis įmanomomis kryptimis ir trukdo. Ekrane, esančiame trukdančios šviesos kelyje, galima stebėti trukdžių modelį. Ekrano taškuose stebimi šviesos maksimumai. Kurių sąlyga yra įvykdyta: = n (1)
- bangų eigos skirtumas; – šviesos bangos ilgis, n – maksimumo skaičius. Centrinis maksimumas vadinamas nuliu: jam = 0. Kairėje ir dešinėje nuo jo yra aukštesnių laipsnių maksimumai.
Didžiausio pasireiškimo sąlyga (1) gali būti parašyta skirtingai: n = dNuodėmė
1 paveikslas
Čia d yra difrakcijos gardelės periodas, yra kampas, kuriuo
šviesos maksimumas (difrakcijos kampas). Kadangi difrakcijos kampai maži, tai jiems galime imti Sin = tg , o tg = a/b 1 pav. n = da/b (2)
Ši formulė naudojama šviesos bangos ilgiui nustatyti.
Atlikus matavimus nustatyta, kad raudonai šviesai λcr = 8 10-7 m, o violetinei - λf = 4 10-7 m.
Gamtoje nėra spalvų, yra tik skirtingo bangos ilgio bangos.
(1) formulės analizė rodo, kad šviesos maksimumų padėtis priklauso nuo monochromatinės šviesos bangos ilgio: kuo ilgesnis bangos ilgis. Kuo toliau, maksimumas yra nuo nulio.
Balta šviesa yra sudėtinga. Nulinis maksimumas yra balta juosta, o aukštesnės eilės maksimumai yra spalvotų rinkinys
juostos, kurių visuma vadinama spektru ir 2 pav.
2 pav
Prietaisas susideda iš strypo su skale 1, strypo 2, varžto 3 (juosta gali būti reguliuojama skirtingais kampais). Slankiklis 4 su ekranu 5 gali būti judinamas išilgai strypo šoninėse plyšiuose.. Prie strypo galo pritvirtintas rėmelis 6, į kurį įstatoma difrakcinė gardelė, 3 pav.
4 pav
3 pav. Difrakcinė gardelė
Difrakcinė gardelė skaido šviesą į spektrą ir leidžia tiksliai nustatyti šviesos bangų bangos ilgį
5 pav
Darbo tvarka
Surinkite instaliaciją, 6 pav
Įdiekite šviesos šaltinį, įjunkite jį.
Žiūrėdami pro difrakcijos groteles, nukreipkite prietaisą į lempą taip, kad pro prietaiso ekrano langą būtų matomas lempos siūlelis
Ekraną montuokite kuo didesniu atstumu nuo difrakcijos gardelės.
Išmatuokite atstumą „b“ nuo prietaiso ekrano iki difrakcijos gardelės juostos skalėje.
Nustatykite atstumą nuo ekrano skalės nulinės padalos (0) iki violetinės juostelės vidurio tiek kairėje „a l“, tiek dešinėje „a p“ spektrams tvarka, 4 pav. ir apskaičiuokite vidutinę reikšmę, žr.
Pakartokite eksperimentą su eilės spektru.
Atlikite tuos pačius matavimus su raudonomis difrakcijos spektro juostomis.
Pagal (2) formulę apskaičiuokite violetinės šviesos bangos ilgį ir laipsnio spektrams, raudonos šviesos bangos ilgį ir laipsnius.
Įrašykite matavimų ir skaičiavimų rezultatus į 1 lentelę
Padarykite išvadą
1 lentelė
| Difrakcijos laikotarpis grotelės d mm | Spektro tvarka | Atstumas nuo difrakcinis grotelės prie ekrano | Violetinės spalvos spektro ribos | Raudonos spalvos spektro ribos | Šviesus ilgis |
||||||||
| Raudona radiacija | violetinė radiacija |
||||||||||||
Klausimai laboratorinės pamokos teorinei medžiagai įtvirtinti
Kodėl baltos šviesos difrakcijos spektro nulinis maksimumas yra balta juosta, o aukštesnių laipsnių maksimumas yra spalvotų juostų rinkinys?
Kodėl maksimumai yra nulinio maksimumo kairėje ir dešinėje?
Kuriuose ekrano taškuose gaunami , , maksimumai?
Kokia yra trukdžių modelio forma monochromatinės šviesos atveju?
Kuriuose ekrano taškuose gaunamas šviesos minimumas?
Kuo skiriasi šviesos spinduliavimo kelias (= 0,49 μm), kuris duoda 2-ą maksimumą difrakcijos spektre? Nustatykite šios spinduliuotės dažnį
Difrakcinė gardelė ir jos parametrai.
Šviesos trukdžių ir difrakcijos apibrėžimai.
Sąlygos maksimaliai šviesai iš difrakcinės gardelės.
Praktinio darbo pabaigoje studentas turi pateikti:- Atliktas darbas laboratoriniame sąsiuvinyje pagal aukščiau nurodytus reikalavimus.
Bibliografija:
V. F. Dmitrieva Techninio profilio profesijų ir specialybių fizika M .: ID akademija - 2016 m.
R. A. Dondukova laboratorinių darbų atlikimo vadovas SPO M .: Aukštoji mokykla, 2000 m.
Laboratorinis fizikos darbas su klausimais ir užduotimis
O. M. Tarasovas M.: FORUM-INFA-M, 2015 m