ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

1. Цель работы: ознакомление с дифракцией световых волн на дифракционной решетке, определение длины волны.

2. Теоретические основы: Дифракционная решетка - периодическая структура, состоящая из большого числа одинаковых параллельных щелей, равноудаленных друг от d

j

друга (рис.10). Расстояние d называется постоянной дифракционной

решетки d=a+b, b – ширина щели, а – ширина перегородки.

Направим на решетку монохроматический пучок D b а

параллельных лучей, падающих перпендикулярно решетке. j

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждую щель можно Рис.10

рассматривать как источник вторичных волн. Для произвольного

направления, характеризующегося углом j, разность хода двух соседних лучей (рис.10)

(7.1)

Поскольку все щели находятся друг от друга на одинаковом расстоянии, то разности хода лучей, идущих от двух соседних щелей будут одинаковы для всей дифракционной решетки. Максимумы наблюдаются в тех направлениях, для которых разность хода равна целому числу длин волн,т.е.

(7.2)

Используя формулу (7.2) можно определить длину волны монохроматического излучения, предварительно определив углы j, для максимумов соответствующих порядков:

. (7.3)

3. Экспериментальная часть

3.1. Краткое описание экспериментальной установки и оборудования

Установка собирается на оптической скамье. Схема установки представлена на рис.11.

 

λкр экран

jn

решетка L – расстояние от решетки до экрана.

D

D xn

х_n – расстояние между максимумами

L

лазер

одного порядка

j_n - направление на максимум n-го порядка

Рис.11

3.2. Методика проведения эксперимента

3.2.1. Включить лазер. (Выполняется лаборантом).

3.2.2. Установить экран и дифракционную решетку строго перпендикулярно оптической оси лазера.

3.2.3. Измерить расстояние L между плоскостью решетки и экраном

3.2.4. Не изменяя L измерить Dх_n – расстояния между соответствующими дифракционными максимумами, начиная с первого порядка. Результаты занести в таблицу.

L, м	n	Dxn	tg j n	j n	sinj n	l, м	D l, м
Средние значения

3.3. Обработка результатов измерений

3.3.1. По результатам измерений L и Dх_n определить соответствующие углы (см.рис.11).

.

3.3.2. По формуле (7.3) определить длину волны для каждого из углов. Результаты занести в таблицу.

3.3.3. Рассчитать средние значения и определить погрешность измерений.

4.Контрольное задание

1.Ознакомиться с материалом лекции и решить домашние контрольные задачи на эту тему.

2.Сформулировать принцип Гюйгенса-Френеля.

3. Зная постоянную решетки и длину волны, определить число максимумов для данной решетки.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5-01