4. Измерения спектров второго и последующих порядков

1. Установите на поворотный столик часть CD-диска и направьте излуче­ние полупроводникового лаз ера на решетку. Добейтесь нормального падения лучей на решетку, при этом отраженный луч - максимум нулевого порядка должен воз вращаться на лаз ер рядом с его выходным окном. Из мерьте и внеси­те в отчет угол поворота столика 0₀ (по угловой шкале), соответствующий та­кому положению.

2. Поверните столик с отражательной решеткой так, чтобы максимум первого порядка наблюдался в направлении падающего луча при x = x₀ (рис.6.7). Измерьте угол поворота столика 0 по угловой шкале и внесите его в табл. 6.2. Найдите разность ф = 0 - 0_О.

3. Повторите п. 2 для максимумов второго, третьего и других наблюдае­мых порядков.

4. Из формулы (6.6) с учетом у — ф следует условие наблюдения ди­фракционного максимума m -го порядка

2d sin ф — mk. (6.16)

Определите по этой формуле несколько значений длины волны к лазерного излучения, найдите среднее значения (к) и случайную погрешность Дк. Окончательный результат представьте в виде к — (к) ± Дк и сравните его с ре­зультатом, полученным с помощью максимумов первого и второго порядков.

*1

Эраз м Бартолин (1625-1698) - датский физ ик и математик [13].

* От греч. Nema - нить.

*¹ Этьен Луи Малюс (1775-1812) - француз ский физ ик, кроме з акона (7.6) разработал теорию двойного лучепреломления света в кристаллах, открыл в 1808 г. поляри ацию света при от­ражении и преломлении, сконструировал ряд поляриз ационных приборов [13].

*1

Гейгер Ганс Вильгельм (1882-1945) - немецкий физик-экспериментатор, его научные ра­боты посвящены атомной и ядерной физ ике, физ ике космических лучей. В 1909-1910 гг. вместе с Э.Мардсеном провел опыты по рассеянию альфа-частиц в тонких пленках, эти экс­перименты сыграли решающую роль в открытии Э. Рез ерфордом атомного ядра [13].

2

вызывается нажатием «:» (двоеточие) на клавиатуре или с помощью панели Арифметика.

Рис. П.1.2. Конечный вид рабочего листа программы SMath Studio PC при вычислении по формуле (10.18)

Выполните следующие действия:

2. Щелкните мышкой ниже, введите символы “с2” и знак присваивания (например, с панели Арифметика), затем числовое значение и т.д. Шаблон для

ввода степени ' вводится с панели Арифметика.

3. При вводе формул после ввода з нака деления “/” появляется дробная черта. Для продолжения ввода операций щелкните мышкой так, чтобы уголок охватывал часть формулы, к которой должна применяться вводимая операция.

4. После завершения ввода наберите d =, знак равенства можно ввести и клавиатуры, и, с панели Арифметика. Результат показ ан на рис. П.1.2.

5. Для повторения расчета просто з амените данные, вычисления будут проделаны автоматически. Сохраните документ.

1Виллеброд Снеллиус (1591-1626) - голландский ученый, занимался оптикой, математикой, астрономией [13].

1От лат.lens - чечевица.

1Пара... (от греч.para - возле мимо, вне) - часть сложных слов, оз начающая находящийся рядом, а также отклоняющийся от чего-нибудь, нарушающий что-либо (например, парамаг- нети м).

• 1От греч. словdia - через иdioptrika - учение о преломлении света при прохождении через преломляющие поверхности и их системы.От греч.stigma - укол, пятно.

1От лат.аbaberratio - уклонение.

1А.Левенгук довел увеличение простого микроскопа до 300^хи впервые обнаружил и описал микроорганиз мы.http://www.dino-microscope.ru/shop/ruchnye mikroskopy/ .

1²http://www.biomed.ru/catalog/goods/microscopes/, профессиональный микроскоп “Биомед-6” имеет увеличение до 1600 крат.

13Из обретение такого микроскопа относят к периоду между 1590 и 1610 гг. и связ ывают с именем Г.Янсена.

1Переместите экран в положение Э₁а положительной лин ой так, чтобы на нем получилось резкое уменьшенное из ображение предмета (см. рис.2.11б), и мерьте его ра мерh₂. Внесите три его положения, соответствующих наилуч-

1От греч.stigma - укол, пятно.

1¹От лат. аЬаЬеггайо - уклонение.От англ.refraction - преломление. От англ.reflecion - отражение.

1Роберт Гук (1635-1703 гг.) - английский физик [13].Исаак Ньютон (1643-1727 гг.) - выдающийся английский физ ик. Свои оптические исследо­вания Ньютон изложил в “Оптике” (1704 г.) [13].

1В осветителе используются красный, з еленыи и синии светодиодов повышенной яркости, см. работу 3.10. В дополнение к ним можно применять светодиоды и с другими цветами из - лучения.

1Огюстен Жан Френель (1788-1827 гг.) - француз ский физ ик, внес большой вклад в раз витие физ ической оптики [13].

1Йоз еф Фраунгофер (1787 -1826 гг.) - немецкий физ ик, внес большой вклад в исследование дисперсии и со дание ахроматических лин , и учал дифракцию в параллельных лучах, впер­вые использ овал явление дифракции (с 1815 г.) и дифракционные решетки (с 1821 г.) для ис­следования спектров [13].

1Голографическая решетка получена Ф.Т. Денисовым.

1Исходя из формулы (6.16) получите формулу для угловой дисперсии при наблюдении спектров по схеме на рис. 6.7. Найдите значения угловой дис­персии D и линейной дисперсии D_x использ ованной дифракционной решетки для всех наблюдаемых порядков.

1² От греч. dichroos — двухцветный.

1² Лабораторную установку рекомендуется поместить по соседству с компьютером, имею­щим жидкокристаллический монитор.

1Огюстен Жан Френель (1788-1827 гг.) - французский физик, начал исследования под влия­нием Э.Л. Малюса и внес большой вклад в раз витие физ ической оптики. Наряду с англий­ским физ иком Т.Юнгом является создателем волновой теории света, на основе которой объ­яснил ряд оптических явлений, связ анных с дифракцией и поляриз ацией света [13].

1Дэйвид Брюстер (1781-1868) - шотландский физик, исследовал поляризацию света, в 1815 г. установил з акон (8.2), наз ванный его именем, открыл двойное лучепреломление в средах с искусственной аниз отропией и круговую поляриз ацию, в 1817 г. из обрел калейдоскоп [13].

11Планк Макс Карл Эрнст Людвиг (1858-1947) - немецкий физ ик-теоретик, создатель кван­товой теории, в 1900 г. ввел квант действия (постоянную Планка), лауреат Нобелевской пре­мии по физ ике 1918 г, ввел термин “теория относительности”, в 1906 г. вывел уравнения ре­лятивистской динамики [13].

1² В этом можно убедиться, направив на светодиод свет сначала от одной, а з атем от двух одинаковых ламп накаливания, находящихся от светодиода на одинаковых расстояниях и выз ывающих примерно такие же з начения фото-э.д.с., что и нихромовая пластинка.

1Неорганические светодиоды экологичней и экономичней люминесцентных ламп, их элек­тропотребление ниже в 7 раз по сравнению с традиционными лампами накаливания, а срок службы составляет 50 тыс. часов - порядка 15 лет (у ламп накаливания всего 1 тыс. часов, у люминесцентной ртутной лампы ДРЛ - 2 года, см. http://energyland.info/news-show-38047 и [27]. Планируемое массовое произ водство в России (ЗАО “Светлана-Оптоэлектроника” пла­нирует произ водство 120 млн. шт. в год, www.nanonewsnet.ru/news/2010/) поз волит сниз ить их пока высокую цену. Органические светодиоды могут использ оваться в создании нового поколения экранов после жидкокристаллических (см. с. 77,78 ) и плаз менных [28]. В данном лабораторном практикуме светодиоды и полупроводниковый ла ер применяются в семи ра­ботах (3.1, 3.4, 3.6. 3.8, 3.9, 3.10, 3.11) из двенадцати.

1Герц Генрих Рудольф (1857-1894 гг.) - немецкий физик, экспериментально доказал сущест­вование электромагнитных волн, впервые наблюдал внешний фотоэффект [13].*1

Столетов Александр Григорьевич (1839-1896) - русский физ ик, открыл з акон з ависимости силы фототока от интенсивности света (з акон Столетова). Научные работы посвящены элек­тромагнетизму, оптике, молекулярной физике [13].

1² Томсон Джоз еф Джон (1856-1940) - английский физ ик, в 1897 г по отклонению катодных лучей в магнитном поле и мерил массу и электрический аряд составляющих их частиц, т.е. открыл электрон (Нобелевская премия, 1906 г.). Научные работы посвящены прохождению электрического тока чере ра реженные га ы, катодным и рентгеновским лучам, атомной физ ике, физ ике металлов. Предложил в 1903 г одну из первых атомных моделей, явился од­ним и основоположников классической электронной теории металлов [13].

1Переключите тумблеры в положения диапаз она 0-10 В. Включите блок питания 0-10 В и два мультиметра. На одном мультиметре установите режим из мерения напряжения до 20В, на другом мультиметре - режим измерения тока до 200 мкА. Увеличивая напряжение на фотоэлементе и_вн, устанавливайте це­лые значения тока I (в мкА), сначала через 0,1 мкА, а з атем через 0,5 мкА, з а- писывайте показ ания микроамперметра и вольтметра в табл. 11.3.

1Артур Холли Комптон (1892-1962) - американский физик, открыл в 1923 г. явление изме­нения длины волны рентгеновского излучения вследствие его рассеяния электронами веще­ства и дал его теорию, з а это открытие получил Нобелевскую премию в 1927 г. [13].

1² Резерфорд Эрнст (1871-1937) - английский физик, основоположник ядерной физики, в 1899 г. открыл альфа- и бета-лучи, в 1908 г. удостоен Нобелевской премии по химии з а ис­следования по превращению элементов и химии радиоактивных веществ. С помощью счет­чика Гейгера в 1909 г. доказ ал, что альфа-частицы являются ядрами атома гелия. Обнаружил в 1906 г. рассеяние альфа-частиц в веществе, что привело к открытию им в 1911 г. атомного ядра. У Резерфорда учились выдающиеся российские физики П.Л.Капица, Ю.Б.Харитон и др. [13].

1Автор - А.Ивашов, см. www.smath.exponenta.ru. Для работы программы необходима пред­варительная установка бесплатной программы Microsoft DotNet FrameWork 1.1

1Щелкните мышкой в верхней части документа и выполните команду Вставка-Текст, введите текст комментария (например, “Работа 3.10”.