ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 46
Тема: Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки.
Цель работы: Вычислить длину световой волны определенного цвета.
Приборы и принадлежности: штатив с прибором для изучения дифракции света, дифракционная решетка, электрическая лампа.
Краткая теория: Явление дифракции света заключается в отклонении световых волн от прямолинейного пути в случае, когда световая волна встречает на своем пути препятствие или щель. Наиболее ярко дифракция проявляется при размерах препятствия или щели, соизмеримых с длиной волны.
Явление дифракции используют для определения длины световой волны с помощью дифракционной решетки ( прозрачная пластинка с рядом непрозрачных промежутков, в виде штрихов).
При падении на дифракционную решетку когерентного монохроматического излучения, происходит отклонение от прямолинейного распространения на щелях. Лучи, прошедшие через решетку, собирают с помощью линзы на экран. В точках экрана происходит наложение лучей от многих щелей и образуется интерференционная картина. Если рассмотреть две соседние щели, то лучи, отклонившиеся на этих щелях, при попадании в определенную точку экрана, будут отличаться по фазе. Разность фаз соответствует оптической разности хода лучей.
Если разность хода двух выбранных лучей равна нулю или четному числу полуволн ( целому числу волн ), то в результате интерференции получается усиление световой волны (максимум).
Если же разность хода равна нечетному числу полуволн, то происходит ослабление (минимум). Для дифракционной решетки в точках максимума справедлива формула дифракционной решетки:
n = d sin
,
где n - целое число длин волн, уложившихся в разности хода лучей (n = 0, 1, 2, ... ) или порядок дифракционного спектра, d - постоянная решетки или период решетки, - угол дифракции,
- длина волны монохроматического света.
Из этого уравнения можно найти длину волны:
= (d sin
) / n .
При освещении решетки белым светом ( для различных длин волн положение световых максимумов будет разное ) получают дифракционные спектры различного порядка. При n = 0 наблюдается центральная полоса белого света. При n =1 симметрично по обе стороны от центральной полосы наблюдают цветные спектры первого порядка. Затем располагаются спектры второго порядка, третьего и т.д.Ход работы:
Т А Б Л И Ц А
Расстояние от дифракционной решетки до шкалы L= 18 см.
Цвет иском | Поря- | Отсчеты от центра до середины | Сред. | Абсол | Относ | ||||||
длины | док | цветной полосы | длина | погреш | погреш | ||||||
волны | спект | Влево | Вправо | волн | |||||||
n | Х | sin ![]() | ![]() | X | sin ![]() | ![]() | ![]() | D ![]() | |||
см | нм | см | нм | нм | нм | % | |||||
Красный | |||||||||||
Зеленый | |||||||||||
Фиолетовый | |||||||||||
Работа выполнена:
Дата ___________ _______________________
Подпись преподавателя __________________
При нахождении длины волны угол дифракции мал, поэтому, если tg
< 0,1, то sin
= tg
. Тангенс определяется через отношение расстояния от нулевого максимума до максимума определенной длины волны соответствующего порядка X к расстоянию от шкалы экрана до дифракционной решетки L:
tg = Х/L.