Лабораторна робота Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки

Ім'я файлу: лабораторна робота 11 клас довжина світлової хвилі (1).docx
Розширення: docx
Розмір: 37кб.
Дата: 01.04.2020
скачати

________________________________(ПІ учня)

Лабораторна робота

Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки

Мета: визначити довжину хвилі світла за допомогою дифракційної решітки.

Обладнання: прилад для вимірювання довжини світлової хвилі, дифракційна решітка, лазерна вказівка, джерело немонохроматичного світла.

Коротка теорія

Явище дифракції світла полягає у відхиленні світлових хвиль від прямолінійного напряму. Дифракція спостерігається, якщо розміри перешкоди можна порівняти з довжиною хвилі. Якщо на дифракційну решітку від джерела падає паралельний пучок монохроматичних променів, то за принципом Гюйгенса кожна точка хвильової поверхні пучка розглядається як джерело вторинних хвиль, які, будучи когерентними, інтерферують. Результат інтерференції залежить від різниці ходу променів.

Дифракційна решітка являє собою скляну пластинку, на якій нанесено велике число паралельних, рівновіддалених рисок. Риски грають роль непрозорих проміжків. Дифракційна картина від монохроматичного світла, що пройшло через дифракційну решітку, являє собою ряд світлих ліній спадної інтенсивності, розташованих по обидві сторони від центральної світлої смуги.

У разі якщо решітка освітлена білим світлом, то для кожної довжини хвилі є свій кут φ, під яким спостерігається максимум світла. Тому відбувається розкладання білого світла в спектр. Спектри, що відповідають першому, другому і т.д. максимумам, називають спектрами першого, другого і т.д. порядку. Монохроматичним джерелом світла може служити лазерна вказівка.

 a

b
Лазер

Центральний максимум

Дифракційна решітка

Екран

Якщо різниця ходу Δ двох інтерферуючих хвиль дорівнює цілому числу довжин хвиль або парному числу напівхвиль, то в точці буде посилення коливань.

Максимум інтенсивності має місце, коли

де k = 1, 2, 3, …,

d - період решітки, тобто загальна ширина прозорого і непрозорого проміжку,

φ - кут, під яким спостерігається максимум,

k - порядок (номер) спектра по відношенню до центральної смуги,

λ - довжина хвилі монохроматичного світла.

Вирішивши рівняння щодо λ, отримаємо розрахункову формулу:

d= =10^-5м - стала дифракційної решітки

Порядок проведення роботи.

Лазерне випромінювання, як і будь-яка світлова хвиля, потрапляючи на отвір розміром порядку довжини світлової хвилі, зазнає дифракцію. На екрані утворюється картина максимумів і мінімумів, що йдуть від різних щілин решітки в одному напрямку. Ця картина представляє серію яскравих червоних точок, симетрично розходяться від центральної плями - так званого нульового максимуму.

Після спостереження якісної картини серії максимумів перемістіть движок з гратами по пазу лави так, щоб перший або другий максимум точно збігався з міліметровою поділкою шкали екрану, наприклад, 10 мм. Визначте відстань b по лінійці на лаві від екрану до кромки рамки з гратами. Так як відношення відстані між нульовим і першим максимумами до відстані від решітки до екрана невелике, то кут φ малий, і можна вважати, що tgφ = sinφ. Тоді, використовуючи співвідношення між сторонами і кутами в прямокутному трикутнику:

Заповніть таблицю даних для білого світла

колір	k	b	a_лів	a_прав	a_cер	d	λ

Повторіть дослід для лазерної вказівки, розрахуйте довжину світлової хвилі лазера, зіставте її з даними таблиці 1.
ТАБЛИЦЯ 1

Колір	Червоний	Помаранчевий	Жовтий	Зелений	Блакитний	Синій	Фіолетовий
Довжина хвилі (нм)	760-620	620-590	590-560	560-500	500-480	480-450	450-380

Висновок:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
скачати

© Усі права захищені
написати до нас