0В11_Фадеев_О-01. Отчет по лабораторной работе во01 измерение длины световой волны при помощи

• Название: Отчет по лабораторной работе во01 измерение длины световой волны при помощи
• Дата: 05.03.2023
• Размер: 260.01 Kb.
• Имя файла: 0В11_Фадеев_О-01.docx
• Тип: Отчет; #969260

Томский политехнический университет Отделение естественных наук ШБИП

Отчет по лабораторной работе В-О01
ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ ПРИ ПОМОЩИ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

(СПЕКТРОГОНИОМЕТР)
Студент гр. 0В11

Ф.И.О. Фадеев Валерий Константинович
к выполнению лабораторной работы ДОПУЩЕН





подпись преподавателя

Цель работы: изучение спектрального состава излучения источника линейчатого спектра, определение длины световой волны, определение разрешающей способности и угловой дисперсии дифракционной решетки с помощью спектрогониометра.

КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ

РАБОТЫ

Дифракция света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий\
Дифракционная решетка – это оптический прибор, действие которого

основано на использовании явления дифракции света. Представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность.

Условие минимума на одной щели

𝒃 𝒔𝒊𝒏𝝋 = 𝟐𝒌 ^𝝀

𝟐

= 𝒌𝝀

Условие главных максимумов при дифракции на дифракционной решетке

𝒅 𝒔𝒊𝒏𝝋 = 𝒌𝝀 = 𝟐 ^𝝀

𝟐

Добавочные минимумы возникают при противофазном сложении в точке наблюдения колебаний, идущих от различных щелей, и удовлетворяют условиям
Разрешающая способность – это способность оптической системы измерять линейное или угловое расстояние между близкими объектами, показывать раздельно близко расположенные структурные элементы объекта
Угловая дисперсия — это величина, характеризующая изменение угла отклонения параллельного пучка света диспергирующим элементом при изменении длины волны.

СХЕМА УСТАНОВКИ

Схема установки состоит:

1. 
   основная шкала гониометра
   
2. 
   столик
   
3. 
   неподвижная труба-коллиматор
   
4. 
   источник света
   
5. 
   пазы для установки дифракционных решеток
   
6. 
   зрительная труба, соединена с нониусом
   
7. 
   окуляр
   
8. 
   станина
   

Рис. Изображение, наблюдаемое в окуляре


РЕЗУЛЬТАТЫИЗМЕРЕНИЙ

Таблица 1

Решетка №1
Постоянная ДР, мм d 1 = 0,006667 150			Длина ДР, мм l 40			Число штрихов ДР 𝑙 40 𝑁 = 𝑑 = 0.0067 ≈ 6000
Нуль прибора	 01  154.2	 02  154.2		 03  154.2	 04  154.2		 05  154.2	 0  154.2

Первый порядок,

k 1

Спектр. линия	Отсчеты 		     0		ср		1 , нм
	влево	вправо	влево	вправо
Фиолетовая	150,53	157,84	3,67	3,64		3,65		424,4
Зеленая	158,76	149,60	4,56	4,6		4,575		531,8
Оранжевая	159,01	149,36	4,81	4,84		4,83		561,3

Второй порядок,

k 2

Спектр. линия	Отсчеты 		     0		ср		 2 , нм
	влево	вправо	влево	вправо
Фиолетовая	161,51	146,86	7,31	7,34		7,33		425,3
Зеленая	163,38	144,99	9,18	9,21		9,20		532,9
Оранжевая	163,87	144,49	9,67	9,71		9,69		561,1

	Спектральная линия	  1   2 ср2 , нм
1	фиолетовая	424,8
2	зеленая	532,5
3	оранжевая	561,2

Таблица 2

Решетка №2
Постоянная ДР, мм d 1 = 0,0033333333 300			Длина ДР, мм l 40			Число штрихов ДР 𝑙 40 𝑁 = 𝑑 = 0.003 ≈ 12000
Нуль прибора	 01  154,2	 02  154,2		 03  154,2	 04  154,19		 05  154,2	 0  154,2

Первый порядок,

k 1

Спектр. линия	Отсчеты 		     0		ср	1 , нм
	влево	вправо	влево	вправо
Фиолетовая	161.57	146,86	7,31	7,34	7,32	424,7
Зеленая	163,37	145,01	9,17	9,19	9,18	531,8
Оранжевая	163,88	144,5	9,68	9,7	9,69	561

Второй порядок,

k 2

Спектр. линия	Отсчеты 		     0		ср	 2 , нм
	влево	вправо	влево	вправо
Фиолетовая	168,96	139,41	14,76	14,79	14,78	425,2
Зеленая	172,79	135,58	18,59	18,62	18,61	531,8
Оранжевая	173,86	134,51	19,66	19,79	19,73	562,6

	Спектральная линия	  1   2 ср2 , нм
1	фиолетовая	425
2	зеленая	531,8
3	оранжевая	561,8

Таблица 3

Решетка №3
Постоянная ДР, мм d 1 = 0.002 500			Длина ДР, мм l 40			Число штрихов ДР 𝑙 40 𝑁 = 𝑑 = 0.002 ≈ 20000
Нуль прибора	 01  154,2	 02  154,2		 03  154,19	 04  154,2		 05  154,19	 0  154,2

Первый поряд	док, k 1
Спектр. линия	Отсчеты 		     0		ср	1 , нм
	влево	вправо	влево	вправо
Фиолетовая	166,45	141,91	12,25	12,29	12,27	425
Зеленая	169,61	138,75	15,41	15,45	15,43	532,1
Оранжевая	170,47	137,90	16,27	16,3	16,28	560,6

Второй порядок,

k 2

Спектр. линия	Отсчеты 		     0		ср	 2 , нм
	влево	вправо	влево	вправо
Фиолетовая	179,28	129,03	25,08	25,17	25,12	424,5
Зеленая	186,28	122,04	32,08	32,16	32,12	531,7
Оранжевая	188,32	120,05	34,12	35,15	34,64	568,4

	Спектральная линия	  1   2 ср2 , нм
1	фиолетовая	425
2	зеленая	531,8
3	оранжевая	564,5

Измерения провел студент (ка) группы 0В11 Фадеев Валерий Константинович

(Фамилия И.О.)

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. 
   Определите разрешающую способность ДР по формуле: Решетка №1: 𝑅 = 𝑘𝑁 = 1 ∗ 6000 = 6000
   

Решетка №2: 𝑅 = 𝑘𝑁 = 1 ∗ 12000 = 12000

Решетка №3: 𝑅 = 𝑘𝑁 = 1 ∗ 20000 = 20000

Определите разрешающую способность ДР по формуле: Решетка №1: 𝑅 = 𝑘𝑁 = 2 ∗ 6000 = 12000

Решетка №2: 𝑅 = 𝑘𝑁 = 2 ∗ 12000 = 24000

Решетка №3: 𝑅 = 𝑘𝑁 = 2 ∗ 20000 = 40000
Дата_09.02.2023

R kN, для k=1


R kN, для k=2

2. Определите угловую дисперсию по формуле , для фиолетовой и оранжевой линий спектра первого порядка (k=1)

Решетка №1:

Фиолетовая:

Оранжевая:

Решетка №2:

Фиолетовая:

Оранжевая:

Решетка №3:

Фиолетовая:

Оранжевая:

Для фиолетовой и оранжевой линий спектра первого порядка (k=2)

Решетка №1

Фиолетовая:

Оранжевая:

Решетка №2:

Фиолетовая:

Оранжевая:

Решетка №3:

Фиолетовая:

Оранжевая:
3. Сделайте общий вывод по работе
В ходе лабораторной работы было изучено спектрально излучение линейного спектра на основе 3 решеток. Определены длины световых волн, угловые дисперсии для них с использованием лабораторного спектрогониометра.

Дифракционная решётка позволяет с точностью измерить длины световых волн, а также было выявлено что цвета в дифракционном спектре обратно направлены радужным цветам.

Сравнение с табличными значениями спектров цветов и диапазон длин волн:

1	фиолетовая	425 нм
2	зеленая	531,8 нм
3	оранжевая	561,8 нм

Как видно из рисунка найденные значения соответствуют табличным значениям диапазона длин волн. Чем выше число штрихов ДР, тем меньше постоянная дифракционной решётки, а с уменьшением постоянной дифракционной решётки разрешающая

способность и угловая дисперсия увеличиваются. Разрешающая способность и угловая дисперсия ДР второго порядка относительно первого порядка в два

раза больше.
Выполнил студент группы 0В11:

Фадеев Валерий Константинович

(Фамилия И.О.)