Выполнение работы. Перепишем условие образования максимумов (6)

Перепишем условие образования максимумов (6)

. (7)

Видно, что синусы углов в спектре данного порядка прямо пропорциональны длинам волн. Таким образом, длина волны монохроматического света может быть определена с помощью дифракционной решетки.

 

 

Дифракционная решетка представляет собой стеклянную пластинку, на которой остро отточенным алмазным острием нанесен ряд параллельных штрихов с промежутками между ними. Лучшие дифракционные решетки имеют число штрихов М до 2000 на 1 мм, что соответствует периоду d = 1/m = 0,0005 мм = 0,5 мкм. Через промежутки между штрихами свет проходит, сами же штрихи, т.е. места, где стекло повреждено, являются непрозрачными для световых лучей.

Для определения длины волн монохроматического света используются гониометры - приборы, с помощью которых можно измерять угловые величины. Схема гониометра с дифракционной решеткой приведена на рис.4

Гониометр состоит из массивного диска М,на краюкоторого нанесены деления в градусах. В центре диска имеется столик, на котором устанавливается дифракционная решетка Д. Одна из труб К называется коллиматором. Ее назначение - создать узкий параллельный пучок света. С одной стороны коллиматор имеет щель, ширину которой можно регулировать. Вторая труба T представляет зрительную трубу с крестом нитей. Эта труба, соединенная с круговыми нониусами N₁ и N₂, может вращаться вокруг оси диска. Сначала зрительная труба устанавливается так, чтобы в ней было видно совмещенное с крестом нитей изображение щели. Затем на столик гониометра помещают дифракционною решетку перпендикулярно к пучку световых лучей, идущему через коллиматор. При этом в зрительной трубе на месте изображения щели будет виден дифракционный максимум нулевого порядка.

По одному из нониусов определяют положение нулевого максимума j. Поворачивая зрительную трубу, например, вправо, находят дифракционный максимум первого порядка и показание гониометра заносят в табл.1. Угол поворота j₁ находится как разность показаний гониометра в двух положениях - нулевого и первого (по абсолютной величине). Такой же дифракционный максимум обнаруживаем и при повороте зрительной трубы влево на угол j₂, который вычисляется аналогично углу j₁. Следует отметить, что ввиду погрешности измерений углы j₁, и j₂ могут отличаться на некоторую малую величину, поэтому расчет ведется по среднему значению угла.

Аналогичные измерения проводят для второго и третьего максимумов и по формуле (7) определяют длину световой волны l. Определение длин световых волн производят для разных светофильтров. В данной лабораторной работе используются дифракционные решетки с периодом d =(1:50)мм или d =(1:100) мм. Результаты всех измерений для каждого светофильтра заносят в отдельную таблицу.

Светофильтр красный lср=
Порядок спектра	Показания гониометра в градусах	j1	j2	j	sinj	l, мм
j0	Отсчёт вправо	Отсчёт влево

По трем значениям длин волн, соответствующим трем дифракционным максимумам, определяют среднее значение длины световой волны l_ср.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление дифракции света?

2. Объясните условия наблюдения дифракции света.

3. Объясните метод зон Френеля.

5. Объясните дифракцию от одной щели, двух щелей и от дифракционной

решетки.

6. Какова окраска нулевого максимума и каков порядок следования цветов

в дифракционных максимумах при освещении дифракционной

решетки белым светом?

7. Объясните устройство гониометра.

 

РАБОТА № 7 (10)

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ MOHOXPОМАTOPA И ЕГО ГРАДУИРОВКА

 

Приборы и принадлежности: монохроматор УМ-2. ртутная лампа ДРШ, неоновая лампа МН-5, конденсор, пульт питания.