Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Федеральне державне освітній заклад

вищої професійної освіти

"Сибірський федеральний університет"

Інститут містобудування, управління і регіональної економіки

Кафедра Фізики

Звіт з лабораторної роботи

Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки

Викладач

В.С Іванова

Студент ПЕ 07-04

К.Н. Дубинська

Красноярськ 2009

Мета роботи

Вивчення дифракції світла на одномірної решітці, вимірювання довжини світлової хвилі.

Короткий теоретичне введення

Одновимірна дифракційна решітка являє собою ряд прозорих паралельних щілин однакової ширини а, розділених рівними непрозорими проміжками b. Суму розмірів прозорого і непрозорого ділянок прийнято називати періодом, або постійною гратами d.

d = a + b

Період грати пов'язаний з числом штрихів на одному міліметрі n співвідношенням

d = 1 / n

Загальне число штрихів решітки N дорівнює

N = 1 / d = 1 n

де l - ширина решітки.

Дифракційна картина на решітці визначається як результат взаємної інтерференції хвиль, що йдуть від всіх N щілин, тобто дифракційна решітка здійснює багатопроменевих інтерференцію когерентних дифрагованих пучків світла, що йдуть від всіх щілин.

Нехай на решітку падає паралельний пучок монохроматичного світла з довжиною хвилі . За гратами в результаті дифракції промені будуть поширюватися за різними напрямками. Так як щілини знаходяться на однакових відстанях один від одного, то різниці ходу Δ вторинних променів, що утворюються згідно з принципом Гюйгенса - Френеля і йдуть від сусідніх щілин в одному напрямку , Будуть однакові в межах всієї решітки та є рівними





Якщо ця різниця ходу кратна цілому числу довжин хвиль, тобто





то при інтерференції в фокальній площині лінзи виникнуть головні максимуми. Тут m = 0,1,2, ... - порядок головних максимумів.

Головні максимуми розташовані симетрично щодо центрального, або нульового, з m = 0, відповідного променям світла, які пройшли через грати без відхилень (недіфрагірованним, = 0). Рівність (2) називають умовою головних максимумів на решітці. Кожна щілина також утворює свою дифракційну картину. У тих напрямах, в яких одна щілина дає мінімуми, будуть спостерігатися мінімуми і від інших щілин. Ці мінімуми визначаються умовою





Положення головних максимумів залежить від довжини хвилі λ. Тому при пропущенні через грати білого світла всі максимуми, крім центрального (т = 0), розкладуть у спектр, фіолетова частина якого буде звернена до центру дифракційної картини, а червона - назовні. Це властивість дифракційної решітки використовується для дослідження спектрального складу світла, тобто дифракційна решітка може бути використана як спектральний прилад.

Позначимо відстань між серединою нульового максимуму і максимумами 1,2, ... m - го порядків, відповідно, х 1 х 2 ... Х т а відстань між площиною дифракційної решітки і екраном - L. Тоді синус кута дифракції



Використовуючи останнє співвідношення, з умови головних максимумів можна визначити λ будь-якої лінії спектра.





В експериментальній установці є:

S - джерело світла, КЛ-коліматорний лінза, Щ-щілину для обмеження розмірів пучка світла, ФО-фокусуються лінза, ДР-дифракційна решітка з періодом d = 0.01 мм, Е-екран для спостереження дифракційної картини. Для роботи в монохроматичному світлі використовуються світлофільтри.

Порядок виконання роботи

  1. Розташуємо деталі установки по 1 осі в зазначеному порядку, закріплюємо на екрані аркуш паперу.

  2. Включаємо джерело світла S. Встановлюємо світлофільтр білого кольору.

  3. Вимірюємо прикріпленою до установки лінійкою відстань L від решітки до екрана.

L 1 = 13.5см = 0.135м, L 2 = 20 .5 см = 0.205м.

  1. Відзначаємо на аркуші паперу середини нульового, першого та інших максимумів вправо і вліво від центру. З граничною точністю виміряти відстань х 1, х 2.

  2. Розрахуємо довжини хвиль, що пропускаються світлофільтром.

  3. Знайдемо середньоарифметичне значення довжини хвилі за формулою

  1. Розрахуємо абсолютну похибку вимірювань за формулою



де n - число змін, ɑ - довірча ймовірність вимірювання, t ɑ (n) - ​​відповідний коефіцієнт Стьюдента.

  1. Остаточний результат записуємо у вигляді



  1. Порівнюємо отриману довжину хвилі з теоретичним значенням. Записуємо висновок по роботі.

Хід роботи

Порядок максимуму

X m вправо від 0

X m вліво від 0

<X M>

λ

Світлофільтр - зелений

L 1 = 16см

1

0, 8см

0,9 см

0,85 см

5,3 * 10 -5 см

2

1,9 см

1,9 см

1,85 см

5,7 * 10 -5 см

L 2 = 10 см

1

0,6 см

0,6 см

0,7 см

6,9 * 10 -5 см

2

1,2 см

1,2 см

2,5 см

0,12 * 10 -5 см

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Лабораторна робота
22.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Вимірювання довжини хвилі та частоти.
Вимірювання довжини хвилі випромінювання лазера інтерференційних методом
Вимірювання в`язкості за допомогою віскозиметрів
Решітки
Міри довжини давньоруської держави
Коливання кристалічної решітки
Узагальнено булеві решітки
Структурні дефекти кристалічної решітки
Обобщ нно булеві решітки
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru