Экспериментальная часть. Экспериментальная установка включает в себя осветитель (с подставкой для

Экспериментальная установка включает в себя осветитель (с подставкой для светофильтров), прозрачную дифракционную решетку Р1, которая помещается на гониометрический столике, набор светофильтров, подставка с щелью переменной величины, экран, оптическая скамья и набор рейторов. Все элементы установки помещаются на оптической скамье и могут перемещаться вдоль нее, вращаться во круг вертикальной оси.

Настройка установки:

1. Расположите друг за другом на оптической оси осветитель, щель, дифракционную решетку и экран.

2. Включите осветитель, если установка собрана верно, то на экране появится интерференционная картина (в белом свете – радужные полосы, при наличии светофильтра чередование полос).

3. Если не экране интерференционной картины нет, то необходимо отрегулировать оси приборов по высоте относительно скамьи, проверить чтобы световой поток от осветителя падал на щель и далее вдоль оптической скамьи на дифракционную решетку и экран.

Задание 1. Определение постоянной прозрачной дифракционной решетки.

Оптическая схема определения периода дифракционной решетки приведена на рис.5.5.

Световой луч в результате дифракции разделяется на несколько пучков, соответствующих различным световым потокам. Угол отклонения светового луча относительно направления нулевого порядка связан с постоянной решетки уравнением:

(5.14)

величину можно определить по формуле:

(5.15)

Тогда работая с первым порядком дифракции , постоянную решетки можно определить по формуле:

(5.16)

Определив величину , сравните ее значение, взяв у лаборанта.

Задание 2. Наклонное падение лучей на решетку.

Оптическая схема наклонного падения лучей на прозрачную дифракционную решетку представлена на рис. 5.6.

1. Установите решетку под углом к нормали. Наблюдаемые дифракционные максимумы соответствуют углу . Условия образования максимумов интенсивности в этом случае следующее:

, (5.17)

угол определяется по формуле:

, (5.18)

и угол между направлением на нулевой и максимумы.

2. Задавая углу значения и вычисляя соответствующие им значения угла , получите зависимость от , сравните полученные данные с рассчитанными из соотношений (5.17) и (5.18). За значение периода дифракционной решетки считать результат, полученный в задании №1.

Задание 3. Определение угловой дисперсии решетки.

Данное задание выполняется при нормальном падении лучей на решетку. Используя значения длин волн, пропускаемых светофильтром, определив углы соответствующие наблюдаемым линиям, вычислите значение угловой дисперсии по формуле для первого порядка дифракции:

, (5.19)

Результат запишите в таблицу:

длина волны	Угол дифракции	Дисперсия	Среднее значение дисперсии

Поскольку угловая дисперсия определяется по формуле:

, (5.20)

тогда за среднее значение дисперсии в видимой области в первом порядке дифракции можно принять выражение

, (5.21)

где – угол между направлениями на нулевой порядок и зеленую область спектра.

Сравните результаты расчета вычисленные двумя способами по (5.19) и (5.21) между собой.

Контрольные вопросы:

В чем заключается явление дифракции?

Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

Чем отличается дифракция Френеля от дифракции Фраунгофера?

Как с помощью принципа Гюйгенса можно объяснить дифракцию?

Что такое зоны Френеля?

Какие должны быть выполнены условия, чтобы можно было наблюдать дифракцию?

Дифракция на дифракционной решётке. В чем принципиальное отличие этого случая от дифракции на одной щели?

Как определить максимальное число дифракционных спектров для данной дифракционной решётки?

От чего зависят угловая дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки?

Дата добавления: 2015-07-11