Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторная работа №6(1)

.doc
Скачиваний:
33
Добавлен:
01.05.2014
Размер:
92.16 Кб
Скачать

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ N6

по дисциплине "Ф И З И К А"

«ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА В ПАРАЛЛЕНЬНЫХ ЛУЧАХ»

Преподаватель:

студент гр. 0341 Юбрин А.Н.

Санкт-Петербург

2001

Цель работы: исследование дифракции света на прозрачной

дифракционной решетке; определение параметров дифракционной ре­шетки- и спектрального состава излучения.

Теоретическое введение.

Прозрачная дифракционная решетка для световых волн представляет пластину из прозрачного материала (обычно из стекла), на поверхности - которой каким-либо путем (ме­ханическим или фотоспособом) нанесено большое число параллельных равноотстоящих непрозрачных штрихов.

Если дифракционную решетку расположить перпендикулярно лучам белого света, а за решеткой поместить собирающую линзу, то на экране в фокальной плоскости линзы наблюдается серия ярких линий различной цветности. В направлении, совпадающем с нор­малью к поверхности .решетки,: будет всегда видна белая полоса (дифракционный максимум порядка к= 0 для всех длин волн). В направлениях, не совпадающих с нормалью к поверхности решетки, будут, наблюдаться либо затемненный фон, либо яркие полосы оп­ределенного цвета (главные дифракционные максимумы k-го по­рядка для составляющих света с длинами волн ).Угловые координаты направлений, вдоль которых наблюдаются главные дифракционные максимумы порядка к, удовлетворяют условию (1.1).

На рис.1.1 представлено; качественно разложение белого света дифракционной решеткой (вид дифракционного спектра). Чем меньше длина волны , тем меньшему углу  соответствует положение максимумов. Белый свет растягивается решеткой в спектр

так, что внутренний его край окрашен в фиолетовый цвет (Ф), наружный - в красный (Кр) для каждого, порядка k. Спектры k-ых порядков располагаются симметрично по обе стороны от центрального. Спектры больших порядков накладываются друг на друга (на

рис. 1.1 для k=3).

Дифракционные решетки характеризуют параметрами: постоянной d решетки, числом N штрихов в решетке, угловой дисперсией D, разрешающей способностью rk

Угловая дисперсия суть отношение угла  между направлениями на дифракционные максимумы порядка k для двух монохроматических излучений с близкими длинами волн l1 и l2 к разности длин волн . С учетом выражения (1.1) тогда имеем

П оскольку , то не столь существенно, для какой из длин волн ( или ) определен угол k cоотношении (1.1)

Разрешающая способность решетки определяет минимальную разность; длин волн  двух излучений c длинами волн  или =, (<<), главные дифракционные максимумы k-го порядка для которых воспринимаются раздельно. Согласно критерию Релея два близких максиму­ма воспринимаются глазом раздельно, если максимум для одной длины волны совпадает с минимумом для другой, как на рис.1.2, где представлено распределение интенсивностей от двух разрешимых спектральных линий  или . Разрешающая способность решетки определяет­ся соотношением (1.2)

Основными элементами экспериментальной установки; (рис. 1.3) являются источник света 1 (спектральная ртутная лампа), гониометр 4 и дифракционная решетка 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 фокaльнoй плocкocти окyляpa зрительной трубы наблюдается дифракционный спектр. Угловое положение зрительной трубы определяется по шкале 7 и нониусу 8 лимба гониометра. Ц.д. шкалы гониометра 30 угл. ми­нут, нониуса - 1 угл. минута.

Поскольку начало отсчета по шкале гониометра может не совпадать с направлением нормали к поверхности .решетки, то угол дифракции k определяется разностью двух. углов (k-0 ), где угол 0 - угол, отвечающий центральному (k=0) дифракци­онному максимуму.

Протокол лабораторной работы №6

Выполнил: студент группы 0341 Юбрин А.Н.

Таблица значений:

Белый

Желтый

Зеленый

Синий

0

1

2

3

1

2

3

1

2

3

k+

39o

37o56

36o56

35o53

38o

37o

35o52

38o5

37o9

35o52

39o1

37o54

36o56

35o55

38o3

37o2

35o51

38o1

37o11

35o51

38o59

37o58

36o53

35o54

37o59

36o59

35o54

37o3

37o13

35o54

k-

40o2

41o15

42o14

40o

41o2

42o2

39o57

40o49

41o45

40o1

41o10

42o15

40o1

41o3

42o

39o55

40o47

41o43

40o3

41o13

42o14

40o3

41o

42o4

39o54

40o45

41o46

Обработка результатов лабораторной работы №6

Выполнил: студент группы 0341 Юбрин А.Н.

Таблица значений:

Белый

Желтый

Зеленый

Синий

0

1

2

3

1

2

3

1

2

3

k+

39o

37o56

36o56

35o53

38o

37o

35o52

38o5

37o9

35o52

39o1

37o54

36o56

35o55

38o3

37o2

35o51

38o1

37o11

35o51

38o59

37o58

36o53

35o54

37o59

36o59

35o54

37o3

37o13

35o54

k-

40o2

41o15

42o14

40o

41o2

42o2

39o57

40o49

41o45

40o1

41o10

42o15

40o1

41o3

42o

39o55

40o47

41o43

40o3

41o13

42o14

40o3

41o

42o4

39o54

40o45

41o46

Ср.k+

39о

37о57

36о55

35о54

38о1

37о

35о52

38о3

37о11

35о52

Ср.k-

40o2

41o13

42o14

40o1

41o2

42o2

39o55

40o47

41o45

k+

0

1о3

2о5

3о6

0о59

2о

3о8

0о57

1о49

3о8

k-

-1o2

-2o13

-3o14

-1o1

-2o2

-3o2

-0o55

-1o47

-2o45

Sin(k+)

0

0,01832

0,03635

0,05408

0,01716

0,0349

0,05466

0,01658

0,0317

0,05466

Sin(k-)

0,018034

0,038678

0,056402

0,017743

0,035481

0,052917

0,015998

0,03112

0,047978

ажелт=y/x=0,01852

азел=y/x= 0,01743

асин=y/x= 0,01407

d=зелaзел = 546/0,01743 = 31325,3 нм

желтжелт d = 0,01852  31325,3 = 580 нм

синсин d = 0,01407  31325,3 = 441 нм

Погрешность: