3. Контрольні запитання.
-
Яке явище називається дифракцією світла? Яка умова її спостереження?
-
В чому полягає принцип Гюйгенса-Френеля?
-
Які умови спостереження дифракційних максимумів і мінімумів при дифракції на одній щілині?
-
Що являє собою одномірна дифракційна гратка? Яка величина називається сталою (періодом) ґратки?
-
Які дифракційні максимуми називаються головними? Записати і пояснити умови їх спостереження.
-
Яка величина називається роздільною здатністю ґратки? Від чого вона залежить і в яких одиницях виражається?
-
Що називається величиною кутової дисперсії ґратки? Від чого вона залежить і в яких одиницях вимірюється?
-
Яке практичне використання дифракційних ґраток?
-
В чому суть методики виконання даної лабораторної роботи?
4. Домашнє завдання.
Необхідно вивчити зазначені нижче питання курсу фізики. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракція світла в паралельних променях на щілині. Одномірна дифракційна ґратка. Період (стала) ґратки. Головні дифракційні максимуми. Роздільна здатність і кутова дисперсія ґратки.
5. Лабораторне завдання.
В даній лабораторній роботі джерелом монохроматичного світла є оптичний квантовий генератор (ОКГ). Незначне розширення його променя дозволяє вважати, що ОКГ є джерелом плоских хвиль, які дифрагують на гратці ДГ (рис. 1).
Дифракція спостерігається на екрані Е, що віддалений від дифракційної ґратки на відстань L.
Методика виконання роботи полягає в тому, що за відомою довжиною хвилі м та за виміряними в досліді величинами L та М (відстань від центра дифракційної картини до головного дифракційного максимуму з порядком m) і l (ширина робочої частини дифракційної ґратки, рівна діаметрові світлового променя) вираховуються величина періоду d, роздільної здатності R і кутової дисперсії D.
Рис. 1. Схема установки.
З формули (3) період ґратки , а з рис. 1 видно, що . Отже, період визначається за розрахунковою формулою
(8)
Використовуючи формули (6) і (7) і те, що в гратці працює загальна кількість щілини N = 1/d , одержуємо розрахункову формулу для визначення розділювальної здатності ґратки
(9)
Використовуючи формулу (7) і вираз (див. рис. 1.), одержимо розрахункову формулу для кутової дисперсії ґратки
(10)
Примітка: вмикати ОКГ тільки під керівництвом лаборанта, не допускати потрапляння лазерного променя в око.
6. Порядок виконання роботи.
-
Виміряти робочу ширину дифракційної ґратки за допомогою міліметрового паперу.
-
Ввімкнути ОКГ і підготувати установку так, щоб ґратка та екран були паралельні між собою і перпендикулярні до лазерного променя, а головний дифракційний максимум нульового порядку розташовувався в центрі екрана.
-
Виміряти відстань L від ґратки до екрана і відстань М від центра картини до максимумів першого, другого і третього порядків.
-
За формулами (8), (9), (10) вичислити величини d, R, D і знайти середнє арифметичне значення постійної дифракційної ґратки.
-
Результати вимірювань і розрахунків занести до таблиці:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D, рад/м |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Середн. арифм. |
|
|
|
|
|
|
|
6. У висновках з роботи порівняти d з табличним значенням ґратки і проаналізувати залежність R і D від m.