Ім'я файлу: 2_53798290909770578695925552558340079790.docx
Розширення: docx
Розмір: 53кб.
Дата: 26.03.2021

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Назва роботи: ВИЗНАЧЕННЯ ДОВЖИНИ СВІТЛОВОЇ ХВИЛІ ЛАЗЕРА

Прилади та

матеріали: дифракційна гратка, лазер, оптична лава, екран

Теоретичні відомості

Відомо, що світло в однорідному середовищі поширюється прямолінійно, а тому будь-яке непрозоре тіло, що знаходиться на шляху поширення світла, дає геометричну тінь. Проте коли це тіло має дуже малі розміри (порядку довжини світлової хвилі), то геометричної тіні за таким тілом не спостерігається. Світло обходить цю перешкоду. Відхилення світлових променів від прямолінійного напряму спостерігається ще тоді, коли світло проходить через дуже маленький отвір. Це явище відхилення світлових променів в однорідному середовищі від прямолінійного напряму називається дифракцією світла. Дифракція світла супроводжується явищем інтерференції світла і добре пояснюється на основі хвильової теорії, що ґрунтується на принципі Гюйгенса, який полягає в тому, що всяка точка, яку зустріла хвильова поверхня, може розглядатися як центр коливань, тобто початок нової елементарної хвилі. Чим вужча щілина, тим різкіше буде помітне явище дифракції, практично краще брати не одну щілину, а багато паралельних між собою вузьких щілин, тобто користуватися так званою дифракційною граткою.

Дифракційна гратка являє собою відполіровану скляну пластинку, на поверхні якої нанесено ряд паралельних рівновіддалених штрихів. Проміжки на склі між штрихами і є щілинами. Щоб дістати явище дифракції у відбитому світлі, користуються металевими гратками. Штрихи наносять на відполірованій поверхні металевої пластинки. Роуланду вдалося на 1 мм нанести 1700 штрихів.

Нехай на гратку падає пучок паралельних променів, візьмемо два симетричні промені S1 і S2, що проходять через суміжні щілини. Згідно з принципом Гюйгенса точки А і В можна розглядати як нові центри світлових хвиль, які поширюються у всіх напрямках, тому промені можна спостерігати під деяким кутом до падаючого променя (тобто до перпендикуляра до поверхні гратки). Проведемо до нового напряму променів перпендикуляр АС. Тоді ВС становитиме різницю ходу двох взятих променів. Якщо різниця ходу цих променів дорівнює парному числу цих півхвиль, то в точці Е буде максимум світлового ефекту. Коли ж ВС дорівнює непарному числу півхвиль, то в точці Е буде мінімум (темно). Сума ширини прозорої частинки щілини і непрозорої частинки називається періодом або сталою дифракційної гратки. Сталу дифракційної гратки встановлює завод, що виготовив гратку. ЇЇ можна визначити за допомогою мікроскопа, що має окулярну шкалу. З трикутника АВС знаходимо:

або (1)

Якщо спостерігати максимум світлового ефекту, то



або на підставі рівняння (1) дістанемо

(2)

де n=1, 2, 3,… - порядковий номер світлового максимуму.

З рівняння (2) знаходимо довжину хвилі



З формули (3) видно, що більшій довжині хвилі λ відповідає більший кут відхилення, тобто червоний промінь відхиляється більше ніж інші промені видимого спектра, а фіолетовий менше. Через те білий промінь, проходячи через дифракційну гратку, розкладається я на безліч кольорових променів, і дає так званий нормальний або дифракційний спектр, всякому променю більшої довжини хвилі відповідає менше відхилення від початкового напряму.

Порядок виконання роботи.

Для одержання спектра розмістити прилади на оптичній лаві чи на столі в наступному порядку:

1. Лазер.

2. Дифракційна гратка.

3. Екран.

При установці дифракційної гратки потрібно стежити, щоб відбитий від гратки промінь потрапляв назад у віконце лазера. Екран потрібно ставити на віддалі 30-60 см від гратки.

Для обчислення λ з формули (3) досить виміряти відстані АВ і ВС, взяти відношення



Дослід повторити не менше 3-х разів при 3-х різних відстанях від гратки до екрана.

Дані дослідів внести в таблицю.


№ досліду

АВ,

см

СВ,

см

АС,

см

,

град

n

d,

м

λсер,

м

1.






















2.






















3.























Остаточний результат записати у вигляді:


Контрольні запитання

1.В чому полягає явище дифракції світла?

2.В чому полягає принцип Гюйгенса?

3.Як побудована дифракційна гратка?

4.Як одержується спектр за допомогою дифракційної гратки?

5.На основі яких міркувань і розрахунків можна визначити довжину світлової хвилі за допомогою дифракційної гратки?
Література

1. Ландсберг Г. С. Оптика. – М.: Наука, 1976.

2. Сивухин Д. С. Общий курс физики. т.4. Оптика. – М.: Наука, 1985.

3. Білий М. У., Скубенко А. Ф. Загальний фізика. Оптика. – К.: Вища школа, 1987.

4. Горбань І. С. Оптика. – К.: Вища школа, 1979.

5.Савельев И. В. Курс общей физики. – т.2. – М.: Наука, 1987.

6. Фізичний практикум / Під ред. В. П. Дущенко. – К.: Вища школа, 1984.


Екран




скачати

© Усі права захищені
написати до нас