Описание установки

Схема установки изображена на рис. 2.2. На оптической скамье расположены: осветитель (лампа или лазер), линейка со щелью и дифракционная решётка. Щель вырезает из пучка белого света узкую полосу. Свет, проходя через решётку, вследствие дифракции отклоняется на разные углы. Роль линзы (см. рис. 2.1, б) в данной установке играет хрусталик глаза. Хрусталик соберёт лучи, отклонённые на один и тот же угол (на рис. 2.2 они обозначены сплошной линией), и глаз спроецирует изображение спектра на линейку, на шкале которой и наблюдаются изображения максимумов. Проецируемые глазом лучи обозначены пунктирными линиями.

Изучив рис. 2.2, убедитесь, что среднее для любого максимума значение sin  нетрудно определить, зная гипотенузу b прямоугольного треугольника и среднее значение отклонения l луча для конкретного цвета. Две шкалы позволяют найти расстояния L, l₁ и l₂ для каждого максимума.

Получите формулы для определения sin , периода решётки и длины волны.

Выполнение измерений Задание 1. Определение периода дифракционной решётки

Внимание! Меры предосторожности: не направляйте лазерное излучение в глаза! Прямое попадание в глаза лазерного излучения опасно для зрения!

С разрешения руководителя работ включите лазер и установите экран и решётку так, чтобы картина на экране была наиболее чёткой.

Произведите замеры расстояний l₁, l₂ и L в соответствии с подробной инструкцией, имеющейся на рабочем месте. Результаты запишите в табл. 2.1.

Таблица 2.1

№ п/п	k	L,	l1,	l2,	<l>,	sin 	d,
1 2 3 4	1 2 1 2

Задание 2. Определение длин волн некоторых цветов спектра

В этом задании источником света является лампа накаливания. Система линз служит для получения узкого пучка света, достаточно сильного для наблюдения дифракции.

Измерения в задании 2 также проводятся в соответствии с инструкцией на рабочем месте. Результаты измерений занесите в табл. 2.2. Следует определить расстояния l₁ и l₂ для каждого цвета четыре раза: при двух значениях k и двух разных расстояниях L, либо при четырех расстояниях L и одном значении k = 1, если максимумы второго порядка наблюдаются нечётко.

Таблица 2.2

№ п/п	Цвет	k	L,	l1,	l2,	<l>,	sin 	,
	Красный
	Зеленый
	Фиолетовый
	Красный
	Зеленый
	Фиолетовый

Анализ и обработка результатов измерений

1. По данным табл. 2.1 найдите 4 значения периода решётки, его среднее значение и погрешности. Опишите в отчёте наблюдаемый спектр, дайте объяснение тому, что максимумы имеют столь существенную ширину.

2. Заполните полностью табл. 2.2. Для расчёта длин волн используйте значение постоянной решётки d, взятое из задания 1. Опишите в отчёте наблюдаемую Вами картину. Составьте таблицы обработки для каждого цвета и запишите конечный результат по общим правилам.