- •Физика Электричество. Волновая оптика Комплекс к-303.2.Иэ
- •Кемерово 2009 содержание
- •Введение
- •1. Электроизмерительные приборы
- •1.1. Системы электроизмерительных приборов
- •1.2. Многопредельные электроизмерительные приборы
- •1.3. Правила пользования многопредельным прибором
- •2. Лабораторная работа №1 изучение квазистатических электрических полей
- •1. Цель работы
- •2. Подготовка к работе
- •3. Выполнение работы
- •3.1. Описание лабораторной установки
- •3 .2. Методика измерений
- •3.3. Подготовка установки к работе
- •3.4. Изучение электрического поля между двумя коаксиальными цилиндрами
- •3.5. Изучение электрического поля между цилиндром и проводящей плоскостью
- •3. Лабораторная работа № 2 Определение удельного сопротивления резистивного провода
- •3.2. Методика измерений и расчёта
- •3.3. Погрешности измерений
- •3.4. Подготовка установки к работе
- •3.5. Определение сопротивления провода по схеме (I)
- •3.6. Определение сопротивления провода по схеме (II)
- •3.7. Определение удельного сопротивления провода
- •4. Лабораторная работа № 3 определение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля земли
- •3.2. Методика измерений и расчёта
- •3.3. Подготовка установки к работе
- •3.4. Произвольное положение витка с током
- •5. Лабораторная работа № 4 определение индуктивности катушки
- •3.3. Определение омического сопротивления катушки r
- •3.4. Определение полного сопротивления катушки в цепи переменного тока Zк
- •6. Лабораторная работа № 5 определение показателя преломления стекла интерференционным методом
- •7. Лабораторная работа № 6
- •3.2. Методика измерений и расчёта
- •3.3. Измерение основных характеристик дифракционной решетки
- •8. Лабораторная работа № 7 изучение закона малюса
- •3.2. Порядок выполнение измерений и расчётов
- •9. Вопросы для самоподготовки
- •10. Список литературы
- •Составители
- •Физика Электричество. Волновая оптика Комплекс к-303.2.Иэ
7. Лабораторная работа № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ
1. Цель работы
Определение основных спектральных характеристик дифракционных решеток.
2. Подготовка к работе
Ознакомиться с описанием лабораторной работы, изучить в: [1] §§ 126, 129, 130; [2] §§ 32.1, 32.4; [3] §§ 176, 180. Для выполнения работы студент должен знать: а) суть явления дифракции, виды дифракции; б) условие наблюдения максимумов и минимумов дифракции на щели; в) особенности наблюдения дифракции в монохроматическом и белом свете.
3. Выполнение работы
3.1. Описание лабораторной установки
Для определения характеристик дифракционной решетки используется установка, представленная на рис. 7.1.
В качестве источника света используется гелий-неоновый лазер типа ЛГН-208А, длина волны излучения – 632,8 нм, мощность – 10 мВт. Свет, излучаемый лазером, обладает высокой когерентностью, поэтому не требует дополнительных оптических устройств для наблюдения дифракции.
Свет от лазера 1 падает на решетку 2. Дифрагировавшие на решетке лучи создают дифракционную картину, изображение которой видно на экране. Расстояние между центральным максимумом и максимумом порядка измеряют по шкале экрана.
3.2. Методика измерений и расчёта
Дифракционная решетка – оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа параллельных щелей (штрихов), разделенных непрозрачными промежутками. Основное свойство дифракционной решетки – давать дифракционную картину, с помощью которой можно увидеть спектральный состав, падающего на нее света.
Условие возникновения главных дифракционных максимумов решетки имеет вид
, 1, 2, 3, … (7.1)
где – период или постоянная дифракционной решетки; – ширина щели; – ширина непрозрачного промежутка между щелями решетки.
В фокальной плоскости линзы для лучей, не испытавших дифракции, наблюдается центральный яркий максимум нулевого порядка ( , ), вправо и влево от которого располагаются максимумы первого, второго и последующих порядков дифракции (рис. 7.1).
Выражение (7.1) позволяет рассчитать период дифракционной решетки :
. (7.2)
Угол дифракции можно найти, зная расстояние от решетки до экрана и измерив, расстояние между двумя максимумами одного порядка , т. е.
, (7.3)
Одной из основных характеристик дифракционной решетки является ее угловая дисперсия. Угловой дисперсией решетки называется величина приращения угла дифракции при изменении длины волны на единицу
. (7.4)
Дисперсия характеризует степень растянутости спектра вблизи данной длины волны. Формула для расчета угловой дисперсии имеет вид:
. (7.5)
У решетки с большим периодом ширина спектра одного и того же порядка меньше, чем у решетки с меньшим периодом. Поэтому дисперсия в пределах одного и того же порядка почти не меняется.
Разрешающей способностью решетки принято называть способность решетки разделять линии, близкие по длине волны от до . Чем больше разрешающая способность решетки, тем выше ее способность разделять близкие по длине волны линии. Разрешающая способность дифракционной решетки R определяется порядком спектра k и полным числом штрихов решетки :
. (7.6)