Наблюдение дифракции Фраунгофера при косом падении света на дифракционную решетку; определение эффективного периода решетки

 

2.1. Поворачивая предметный столик с помощью микрометрического винта, установите заданное преподавателем значение угла падения лазерного луча b₁ на дифракционную решетку (рекомендуемые значения: b₁ = 30°, b₂ = 45°). Наблюдайте, как при этом изменяются в дифракционной картине количество, расположение, ширина и интенсивность главных максимумов.

2.2. Проверьте, совпадает ли центр нулевого главного максимума с нулевым делением шкалы экрана, если потребуется, то, перемещая экран по направляющему рельсу, совместите центр нулевого главного максимума с нулевым делением шкалы на экране.

2.3. По шкале экрана измерьте расстояния l_{n b} – от центра дифракционной картины до центра n-го максимума для n = ± 1; ±2. Для заданных n рассчитайте среднее l_{n bср}. Данные занесите в табл. 2.

2.4. Для каждой величины l_{n bср}вычислите значения

tg a _max,n = l_{n bср} / L

и соответствующие им углы дифракции a _max,n в радианах. Данные занесите в таблицу 2.

2.5. По формуле d _b a _max,n = n l для заданных n рассчитайте эффективный период d _b. Вычислите среднее значение d _bср.

Сравните экспериментальное значение эффективного периода решетки с расчетным d _b = d cos b. Объясните возможные причины расхождения.

Укажите, как изменились расстояния между главными максимумами l = l_{n +1} - l_n при косом падении света на решетку.

2.6. Проделайте опыты по п.п. 2.1 - 2.5 c большим значением угла b₂.

 

Таблица 1

 

Порядок главных максимумов n	ln, м	ln ср,м	tg jmax, n	jmax, n	sin jmax, n	d, м	d ср, м	IN,n, дел.
+1
-1
+2
-2
+3
-3
+4
-4
l =	L =	a =

Таблица 2

Порядок главных максимумов n	ln, м	ln ср, м	tg a max,n	a max,n, рад	d b1, м	d b1ср,м
+1
-1
+2
-2
b1 =	cos b1 =

 

 

Таблица 3

Порядок главных максимумов n	ln, м	ln ср, м	tga max,n	a max,n рад	d b2, м	d b2ср, м
+1
-1
+2
-2
b2 =	cos b2 =

 

Наблюдение дифракционной картины с помощью тонкой

Собирающей линзы

 

3.1. Установите на нуль микрометрический винт поворотного столика с дифракционной решеткой, наблюдайте дифракционную картину при нормальном падении света на решетку.

 

3.2. Укрепите на оптической скамье между решеткой и экраном рейтер с линзой

 

3.3. Передвигая вдоль оптической скамьи рейтер с экраном, поместите экран н фокальную плоскость линзы, получив четкое изображение дифракционной картины. Наблюдайте, как изменилась дифракционная картина. Объясните роль линзы в опыте.

 

3.4. Уберите линзу.

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте общее определение дифракции и дифракции Фраунгофера.

2. Что называется дифракционной решеткой, периодом решетки?

3. Опишите дифракцию на одной и N щелях. Объясните различия.

4. Как изменится дифракционная картина в случаях падающих на решетку когерентных и некогерентных волн?

5. Роль линзы в опыте.

6. Условие максимумов и минимумов при дифракции? Что такое главные максимумы?

7. Какими величинами определяется расстояние между соседними главными максимумами в дифракционной картине решетки?

8. Как рассчитать число возможных для данной дифракционной решетки главных максимумов n _max?

9. Как и почему изменится дифракционная картина при косом падении света на решетку?

10. Как изменится дифракционная картина с увеличением числа щелей в решетке? С увеличением ширины щели?

11. Какие физические величины непосредственно измеряются в данной работе, какие рассчитываются?

 

 

Список литературы

 

1. Савельев И.В. Курс физики. М.: Наука, 1989.-Т.3.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Изд-во «Академия», 2003. – 720 с.

3. Ландсберг Г.С. Оптика. Учебное пособие: Для вузов. – 6-е изд. – М.: Физматлит, 2003. – 848 с.

 

Работа 305

 

Исследование спектров поглощения

И пропускания

 

Цель работы: Исследование спектральных характеристик абсорбционных светофильтров на основе цветного стекла.

Приборы и принадлежности: монохроматор МУМ-01, узел светодиодного излучателя, кюветное отделение, фото приемный узел, блок обработки сигнала, цифровой вольтметр MXD - 1660M.