Лаба. 0101_Шевченко_Л4. Отчет по лабораторной работе 4 по дисциплине Физика
 Скачать 0.56 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра Радиотехнических систем ОТЧЕТ по лабораторной работе №4 по дисциплине «Физика» Т ЕМА : Дифракционная решётка Студентка гр. 0101 Шевченко В.Е. Преподаватель Чурганова С.С. Санкт-Петербург 2021 2 Цели работы: исследование дифракции света на прозрачной дифракционной решетке; определение параметров решетки и спектрального состава излуче- ния. Экспериментальная установка: 1- Источник света (ртутная лампа); 2- Щель; 3- Коллиматор; 4- Гониометр; 5- Держатель; 6- Дифракционная решётка 7- Шкала; 8- Нониус; 9- Зрительная труба гониометра Краткие теоретические сведения: Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распро- странении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклоне- нием от законов геометрической оптики. Явление заключается в перераспре- делении светового потока в результате суперпозиции волн. Различают два вида дифракции: 1) Дифракция Фраунгофера - лучи света, падающие на препятствие, и лучи, идущие в точку наблюдения, образуют практически параллельные пучки. Возникает, когда источник и точка наблюдения расположены от препятствия очень далеко или при собирании параллельных лучей лин- зой. 2) Дифракция Френеля – лучи света, падающие на препятствие, и идущие в точку наблюдения, не образуют параллельных пучков. Прозрачная дифракционная решетка – пластина из прозрачного материала, на поверхности которой нанесено большое число параллельных равноотстоя- щих штрихов. 3 b – ширина прозрачной полосы; d – расстояние между серединами ще- лей; 20 N - общее число щелей; Э – экран; Л – линза. Выражение для интенсивности света, распространяющегося под углом φ к нормали после дифракции на правильной структуре из N щелей: где u = (πb/λ)sinφ, δ = (πd/λ)sinφ. 𝐼 0 - потока энергии, излучаемого в направлении φ = 0, т. е. потока энергии недифрагировавшего света. Первый множитель (𝑠𝑖𝑛 𝑢/𝑢) 2 обращается в 0 в точках, для которых bsinφ= kλ , k =1, 2, 3, ... . Второй множитель (𝑠𝑖𝑛𝑁δ/𝑠𝑖𝑛δ) 2 принимает значения 𝑁 2 в точках, удовле- творяющих условию dsinφ= mλ , m =1, 2, 3, ... ( m дает порядок главного максимума). Направление добавочных минимумов определяется условием: P = − 1, 2, 3, ..., N-1 при p = 0,N,2N , ... условие (4.4) переходит в (4.3) и вместо минимума формируется максимум. Дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки. Дифрак- ционная решетка представляет собой спектральный прибор. Важнейшими ха- рактеристиками спектральных приборов служат дисперсия и разрешающая сила. Угловая дисперсия 𝐷 𝜑 определяется как 𝐷 𝜑 = δφ/δλ , где δφ – угол между направлениями на дифракционные максимумы m-го порядка, соответствую- щие излучениям с близкими длинами волн Возможность разрешения двух близких спектральных линий зависит от рас- стояния между ними и от ширины спектрального максимума 4 a – линии сливаются; б – линии можно разрешить Разрешающая способность (разрешающая сила) дифракционной решетки: 5 Вопросы для подготовки: 7.Что характеризует угловая дисперсия спектрального прибора? Как опреде- ляется угловая дисперсия для решётки? Угловая дисперсия спектрального прибора определяет его способность от- клонять излучение различных длин волн на разные углы. Угловая дисперсия 𝐷 𝜑 определяется как 𝐷 𝜑 = δφ/δλ , где δφ – угол между направлениями на ди- фракционные максимумы m-го порядка. 20.В чем отличие дифракции Фраунгофера от дифракции Френеля? В дифракции Фраунгофера (в параллельных лучах) источник света и точка наблюдения бесконечно удалены от препятствия, а в дифракции Френеля (в сходящихся лучах) дифракционная картина наблюдается на конечном рассто- янии от препятствия. 6 Протокол наблюдений к лабораторной работе №4 «Дифракционная решетка» Измерение углов дифракции для линий цвета Цвет Желтый Зеленый Синий |𝑚| 0 1 2 3 0 1 2 3 0 1 2 3 𝛼 +𝑚 𝛼 +𝑚 𝛼 −𝑚 𝛼 −𝑚 Определение длины волны и характеристик дифракционной решетки |