Наблюдение дифракции Фраунгофера при нормальном падении света на дифракционную решетку; определение периода решетки

 

1.1. Установите на нуль микрометрический винт поворотного предметного столика с дифракционной решеткой.

 

1.2. Используя линейку, измерьте расстояние L от решетки до экрана, данные занесите в таблицу.

 

1.3. Пользуясь шкалой экрана, измерьте расстояния l от центра нулевого главного максимума до центра n-го главного максимума для n = ± 1; ±2; ±3; ± 4; _± 5. Для каждого значения n вычислите среднее значение l_n. Данные занесите в таблицу. Убедитесь, что расстояния между любыми соседними главными максимумами одинаковы.

1.4. По полученным значениям L и l_nср вычислите тангенсы углов дифракции для максимумов заданных порядков

 

tgj_{max, n} = l_nср /L.

 

По значениям тангенсов определите углы дифракции j_{max, n} и синусы этих углов, данные занесите в таблицу. Для заданных значений n по формуле (4) рассчитайте период решетки d. Вычислите среднее значение периода d_ср. Результаты вычислений занесите в таблицу.

 

1.5. Найдите случайную ошибку измерений

 

.

 

Коэффициент Стьюдента найдите по таблице для доверительной вероятности Р = 0, 95.

Рассчитайте приборную ошибку измерений

 

.

 

Найдите абсолютную ошибку измерений по формуле

 

.

 

1.5. Вычислите расстояния между главными максимумами по формуле l = l_n+1 - l_n и сравните с расчетной величиной

 

.

 

 

Наблюдение дифракции Фраунгофера при косом падении света на дифракционную решетку; определение эффективного периода решетки

 

2.1. Поворачивая предметный столик с помощью микрометрического винта, установите заданное преподавателем значение угла падения лазерного луча b₁ на дифракционную решетку (рекомендуемые значения: b₁ = 30°, b₂ = 45°). Наблюдайте, как при этом изменяются в дифракционной картине количество, расположение, ширина и интенсивность главных максимумов.

2.2. Проверьте, совпадает ли центр нулевого главного максимума с нулевым делением шкалы экрана, если потребуется, то, перемещая экран по направляющему рельсу, совместите центр нулевого главного максимума с нулевым делением шкалы на экране.

2.3. По шкале экрана измерьте расстояния l_nb – от центра дифракционной картины до центра n-го максимума для n = ± 1; ±2. Для заданных n рассчитайте среднее l_nbср. Данные занесите в табл. 2.

2.4. Для каждой величины l_nbсрвычислите значения

tga_{max, n} = l_nbср /L

и соответствующие им углы дифракции a_{max, n} в радианах. Данные занесите в таблицу 2.

2.5. По формуле d_b a_{max, n} = nl для заданных n рассчитайте эффективный период d_b. Вычислите среднее значение d_bср.

Сравните экспериментальное значение эффективного периода решетки с расчетным d_b = d cosb. Объясните возможные причины расхождения.

Укажите, как изменились расстояния между главными максимумами l = l_n+1 - l_n при косом падении света на решетку.

2.6. Проделайте опыты по п.п. 2.1 - 2.5 c большим значением угла b₂.

 

Таблица 1

 

Порядок главных максимумов n	ln, м	lnср, м	tgjmax, n	jmax, n	sinjmax, n	d, м	dср, м	IN, n, дел.
+1
-1
+2
-2
+3
-3
+4
-4
l =	L =	a =

Таблица 2

Порядок главных максимумов n	ln, м	lnср, м	tgamax, n	amax, n, рад	db1, м	db1ср, м
+1
-1
+2
-2
b1 =	cos b1 =

 

 

Таблица 3

Порядок главных максимумов n	ln, м	lnср, м	tgamax, n	amax, n рад	db2, м	db2ср, м
+1
-1
+2
-2
b2 =	cos b2 =

 

Наблюдение дифракционной картины с помощью тонкой

Собирающей линзы

 

3.1. Установите на нуль микрометрический винт поворотного столика с дифракционной решеткой, наблюдайте дифракционную картину при нормальном падении света на решетку.

 

3.2. Укрепите на оптической скамье между решеткой и экраном рейтер с линзой

 

3.3. Передвигая вдоль оптической скамьи рейтер с экраном, поместите экран н фокальную плоскость линзы, получив четкое изображение дифракционной картины. Наблюдайте, как изменилась дифракционная картина. Объясните роль линзы в опыте.

 

3.4. Уберите линзу.

 

Контрольные вопросы

 

1. Дайте общее определение дифракции и дифракции Фраунгофера.

2. Что называется дифракционной решеткой, периодом решетки?

3. Опишите дифракцию на одной и N щелях. Объясните различия.

4. Как изменится дифракционная картина в случаях падающих на решетку когерентных и некогерентных волн?

5. Роль линзы в опыте.

6. Условие максимумов и минимумов при дифракции? Что такое главные максимумы?

7. Какими величинами определяется расстояние между соседними главными максимумами в дифракционной картине решетки?

8. Как рассчитать число возможных для данной дифракционной решетки главных максимумов n_max?

9. Как и почему изменится дифракционная картина при косом падении света на решетку?

10. Как изменится дифракционная картина с увеличением числа щелей в решетке? С увеличением ширины щели?

11. Какие физические величины непосредственно измеряются в данной работе, какие рассчитываются?

 

 

Список литературы

 

1. Савельев И.В. Курс физики. М.: Наука, 1989.-Т.3.

2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Изд-во «Академия», 2003. – 720 с.

3. Ландсберг Г.С. Оптика. Учебное пособие: Для вузов. – 6-е изд. – М.: Физматлит, 2003. – 848 с.

 

Работа 305

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. B Проверьте стержень клапана на призмах при помощи
2. I. 14. Понятие о севообороте. Причины, вызывающие необходимость чередования культур.
3. I. 38. Состав, свойства и применение калийных удобрений.
4. I. 4. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ КУЛЬТУРОЛОГИЯ
5. I. 49. Основные принципы разработки системы применения удобрений.
6. I. Иммунология. Определение, задачи, методы. История развитии иммунологии.
7. I. Кто мы, к кому обращено приглашение?
8. I. При каких условиях эта психологическая информация может стать психодиагностической?
9. I. Природа и культура. Проблемы антропо- и культурогенеза.
10. I. Пунктуация при однородных членах предложения
11. I. Разработка и принятие Конституции.
12. I. Смотрите на Него, приготовляющего для Себя престол.