Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
Кафедра физики
Отчет по лабораторной работе № 4 «Дифракционная решетка»
Выполнил : Попов Алексей Павлович
Группа № 8802
Преподаватель: Чурганова Серафима Сергеевна
Оценка лабораторного занятия |
||||
Вопросы |
Подготовка к лабораторной работе |
Отчет по лабораторной работе |
Коллоквиум |
Комплексная оценка |
|
|
|
|
|
Санкт-Петербург, 2020
Лабораторная работа № 4 Дифракционная решетка
Работа № 4. Дифракционная решетка
Цель работы: исследование дифракции света на прозрачной дифракционной решетке; определение параметров решетки и спектрального состава излучения.
Схема установки.
Э
кспериментальная
установка состоит
из источника света
1
(ртутная
лампа), гониометра 4
и дифракционной решетки 6.
Излучение лампы освещает щель 2
коллиматора 3
гониометра и дифракционную решетку,
установленную в держателе 5
перпендикулярно падающим лучам.
Зрительная труба 9
гониометра может поворачиваться вокруг
вертикальной оси гониометра. В фокальной
плоскости окуляра зрительной трубы
наблюдается дифракционный спектр.
Угловое положение зрительной трубы
определяется по шкале 7
и нониусу 8
лимба гониометра. Цена деления шкалы
гониометра 30′, нониуса – 1′. Поскольку
начало отсчета по шкале гониометра
может не совпадать с направлением
нормали к поверхности решетки, то угол
дифракции φm
определяется разностью двух углов (αm-
α0),
где α0
– угол, отвечающий центральному m
= 0 дифракционному максимуму.
Основные расчетные формулы
1. Расчетная формула для определения параметра a:
a
= sin
(
i
)/m,
где
i
-
угол дифракции, m
– порядок линии спектра.
2.
Расчетная формула для определения
постоянной дифракционной решетки
:
=
i
/
i,
где
i
–
длина волны i-го
цвета,
i
– параметр a
i-го
цвета
3. Расчетная формула для определения угловой дисперсии Dφ дифракционной решетки:
Dφ = m/(d * cos m).
4. Расчетная формула для определения числа штрихов решетки N:
N = L/ .
5. Расчетная формула для определения разрешающей способности решетки R: R = m * N.
6. Расчетная формула для определения минимального интервала Δλ двух близких спектральных линий, которые может разрешить дифракционная решетка:
Δλ = / R
Протокол наблюдений Лабораторная работа №4
Дифракционная решетка
Таблица 1. Измерение углов дифракций
Измерение углов дифракций для линий желтого цвета |
||||
|m| |
0 |
1 |
2 |
3 |
α+m |
0 |
5,920 |
11,900 |
18,020 |
0 |
5,910 |
11,890 |
18,010 |
|
0 |
5,920 |
11,900 |
18,015 |
|
|
0 |
5,917 |
11,897 |
18,015 |
|
0 |
5,917 |
11,897 |
18,015 |
a=sin +m/m |
- |
0,103 |
0,103 |
0,103 |
|
- |
0,995 |
0,489 |
0,317 |
a = cos -m/m |
- |
0,995 |
0,489 |
0,317 |
a=sin -m/m |
- |
-0,103 |
-0,103 |
-0,103 |
-m= -m- 0 |
0 |
-5,920 |
-11,890 |
-18,013 |
-m |
0 |
-5,920 |
-11,890 |
-18,013 |
α-m |
0 |
-5,920 |
-11,890 |
-18,010 |
0 |
-5,910 |
-11,890 |
-18,010 |
|
0 |
-5,930 |
-11,890 |
-18,020 |
|
Измерение углов дифракций для линий зеленого цвета |
||||
|m| |
0 |
1 |
2 |
3 |
α+m |
0 |
5,420 |
10,890 |
16,470 |
0 |
5,430 |
10,910 |
16,480 |
|
0 |
5,420 |
10,900 |
16,470 |
|
+m |
0 |
5,423 |
10,900 |
16,473 |
+m= +m- 0 |
0 |
5,423 |
10,900 |
16,473 |
a=sin +m/m |
- |
0,095 |
0,095 |
0,095 |
a = cos +m/m |
- |
0,996 |
0,491 |
0,320 |
a = cos -m/m |
- |
0,996 |
0,491 |
0,320 |
a=sin -m/m |
- |
-0,095 |
-0,094 |
-0,095 |
-m= -m- 0 |
0 |
-5,427 |
-10,893 |
-16,473 |
-m |
0 |
-5,427 |
-10,893 |
-16,473 |
α-m |
0 |
-5,420 |
-10,900 |
-16,470 |
0 |
-5,430 |
-10,890 |
-16,470 |
|
0 |
-5,430 |
-10,890 |
-16,480 |
|
+m
+m=
+m-
0
a
= cos
+m/m
Измерение углов дифракций для линий синего цвета |
||||
|m| |
0 |
1 |
2 |
3 |
α+m |
0 |
4,520 |
9,070 |
13,670 |
0 |
4,530 |
9,060 |
13,670 |
|
0 |
4,520 |
9,060 |
13,670 |
|
+m |
0 |
4,523 |
9,063 |
13,670 |
+m= +m- 0 |
0 |
4,523 |
9,063 |
13,670 |
a=sin +m/m |
- |
0,079 |
0,079 |
0,079 |
a = cos +m/m |
- |
0,997 |
0,494 |
0,324 |
a = cos -m/m |
- |
0,997 |
0,494 |
0,324 |
a=sin -m/m |
- |
-0,079 |
-0,079 |
-0,079 |
-m= -m- 0 |
0 |
-4,523 |
-9,063 |
-13,670 |
-m |
0 |
-4,523 |
-9,063 |
-13,670 |
α-m |
0 |
-4,520 |
-9,060 |
-13,670 |
0 |
-4,530 |
-9,060 |
-13,670 |
|
0 |
-4,520 |
-9,070 |
-13,670 |
|
Таблица 2. Константы эксперимента
|
|||
Длина волны зеленого цвета λ
= |
Постоянная решетки d
= |
Длина решетки L, см |
Число штрихов на решетке N = L/ |
546
|
5.747 ± 0.053 |
2 cм |
3500 |
,
нм
мкм
5
Таблица 3. Определение длины волны и характеристик дифракционной решетки
Цвет спектральной линии |
Угловой коэффициент
|
Длина волны
|
Порядок спектра, m |
|
|
|
Желтая |
0,103 |
592 ± 0,1 нм. |
1 |
0.01 |
0,000286 |
2072000 |
3 |
0.033 |
0,000857 |
690667 |
|||
Зеленая |
0,095 |
546 ± 0,1 нм. |
1 |
0.01 |
0,000286 |
1911000 |
3 |
0.033 |
0,000857 |
637000 |
|||
Синяя |
0,079 |
454 ± 0,1 нм. |
1 |
0.01 |
0,000286 |
1589000 |
3 |
0.033 |
0,000857 |
529667 |
Экспериментальный макет:
Ширина решетки L – 2см, количество штрихов N – 3500, длина волны зеленого цвета λ = 546 нм.
Выполнил Попов А.П.
Факультет электроники
Группа № 8802
“____” __________ _____
Преподаватель: _________________