лаборо оптика. лабороторная 7 оптика. Лабораторная работа 7 Определение длин волн света с помощью дифракционной решетки
 Скачать 56.5 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 7 Определение длин волн света с помощью дифракционной решетки Цель работы: изучение дифракционной решетки и определение длин волн ярких линий в линейчатом спектре ртути. Приборы и принадлежности: ртутная лампа; объектив; щель; дифракционная решетка, установленная на столике спектроскопа; оптическая труба, линейка. Таблица 1:
Таблица 2:
Контрольные вопросы: 1)Дифракцией называется явление огибания волной препятствий или захождение еѐ в область геометрической тени. 2)Дифракционная решетка представляет собой стеклянную или металлическую пластинку, на которой нанесено много (вплоть до сотен тысяч) прямых равноотстоящих штрихов одинаковой конфигурации. Идеализированную решетку можно представить в виде одинаковых равноотстоящих щелей (штрихи – непрозрачные участки). В лабораториях используют решетки, являющиеся желатиновыми копиями металлических отражательных решеток. Основные параметры решетки – ширина щели b, период решетки d и число штрихов N. 3)По принципу Френеля все точки фронта волны колеблются с одинаковой частотой и в одинаковой фазе и, следовательно, представляют собой совокупность когерентных источников. Распространяясь вперед, волны от всех когерентных источников интерферируют друг с другом. Для расчета результатов интерференции следует принять во внимание, что в произвольную точку перед фронтом они приходят, пройдя различные расстояния и, следовательно, будут соответственно сдвинуты по фазе. Фраунгофер предложил схем наблюдения дифракции в параллельных лучах, когда объект освещается параллельным пучком (плоской волной) и дифракционная картина наблюдается на значительном расстоянии. 4)С помощью собирающей линзы (глаза) два луча попадут в одну точку фокальной плоскости Р и результат их интерференции будет зависеть от разности фаз или от их разности хода. Если линза стоит перпендикулярно лучам, то разность хода будет определяться отрезком ВС, где АС – перпендикуляр к лучам А и В. В треугольнике АВС имеем: АВ = а + b = d – период решетки, ВАС = φ, как углы с взаимно перпендикулярными сторонами.
Лучи А и В дадут интерференционный максимум,если выполнится условие (4), т.е.
Из формул (8) и (9) получим формулу дифракционной решетки:
5)Угловая дисперсия дифракционной решетки По определению, угловой дисперсией D называется величина:  .Здесь и далее до конца этой главы, δ - знак дифференциала, т.к. буква d используется - она обозначает постоянную решетки. В определении угловой дисперсии δλ - разность длин волн двух соседних линий, δφ - соответствующая разность углов, под которыми наблюдаются главные максимумы.  Выразим угловую дисперсию через постоянную решетки d, порядок спектра m и угол φ, под которым наблюдается максимум. Для этого найдем дифференциал от правой и левой части условия главного максимума (19.4.1):   При малых φ Cosφ ≈ 1 и  .Линейная дисперсия  ,где l - расстояние вдоль экрана наблюдения, δl - расстояние между линиями на экране.  При наблюдении дифракции с помощью собирающей линзы при малых углах (φ << 1) из рисунка, приведенного ниже, можно найти связь линейной и угловой дисперсии:  ,  Если наблюдение дифракционной картины ведется без линзы, на большом расстоянии L от решетки, то тогда при малых углах  .6) Разрешающей силой R решетки называется величина, обратная минимальной разности длин волн (взятой около некоторой длины волны), разделенных (разрешенных) данной решеткой |
,нм
,град
,м
d,м
,м
,%
36’
