Описание лабораторной установки

НИЖЕГОРОДСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ 3-10

ДИФРАКЦИЯ СВЕТА НА ПЛОСКОЙ ПРОЗРАЧНОЙ РЕШЁТКЕ.

ВЫПОЛНИЛ:

Студент из гр. 98-В-2

Иванов М.В.

Проверила:

Рудоясова Л.Г.

НИЖНИЙ НОВГОРОД

1999 г.

1. Цель работы:

Целью работы является изучение свойств плоской прозрачной дифракционной решетки как спектрального прибора и определение с её помощью длинны волны исследуемого света.

Краткие сведения из теории.

Дифракция света – это отклонение световых лучей от направлений распространения, предписываемых геометрической оптикой. Дифракция обусловлена волновой природой света и наблюдается в среде с резко выраженными неоднородностями. Область пространства, в которой наблюдаются дифракционные явления, в частности проникновение света в область геометрической тени, имеет характерные угловые размеры , где - длина волны, - размер неоднородности. Явление дифракции характерно для волновых процессов любой природы.

В работе исследуется дифракционная решетка, которая представляет собой ряд прозрачных щелей одинаковой ширины, разделенных одинаковыми непрозрачными полосами. Для ультрафиолетовой и видимой областей изготавливаются дифракционные решетки, имеющие 1200 и 600 штрихов на миллиметр при размерах 100х100 мм² и 150х150 мм². Постоянные таких решеток составляют: 1000¸2500 нм. В учебных целях применяются более простые в изготовлении решетки с числом штрихов 50¸100 на 1 мм. Теория дифракционной решетки тесно связана с теорией дифракции от щели.

Экспериментальная часть.

Описание лабораторной установки

В данной работе используются: 1)гониометр; 2)дифракционная решётка; 3)источник света, дающий линейчатый спектр известного по длинам волн спектрального состава.

Гониометр используется для измерения углов, под которыми видны дифракционные максимумы. Он состоит из штатива 5 на котором укреплены: поворотный столик 4 для установки дифракционной решётки, оптическая труба 1 с винтом 10 для фокусировки изображения спектра, коллиматор 2, служащий для получения параллельного пучка света со щелью 9 и горизонтальная круговая шкала 3 с нониусом 7, позволяющим отсчитывать углы с точностью до угловых минут и фиксирующим положение оптической трубы относительно горизонтальной шкалы. При малых перемещениях трубы пользуются ходовым винтом 8, а при значительных перемещениях ослабляют крепёжный винт 6. Углы наклона оптической трубы и коллиматора меняются при юстировке гониометра с помощью микрометрических винтов 11 и 12.

 

Рассчитываем угол между направлениями на центральный и 1, 2, 3 максимумы

для красного и зелёного спектров.

Определяем постоянную решетки по формуле:

для трех порядков спектра. Берем средний результат:

м

 

Зная постоянную решётки, определяем длинну зелёной волны:

м

Зная две близкие длинны волны и соответствующие им углы дифракции, определяем угловую дисперсию для трёх порядков по формуле:

, где и --- разности углов дифракции и длин волн соответственно для определённого порядка спектра.

м

1/м

1/м

1/м

D 105 1/м

Зная постоянную решётки , порядок спектра и соответствующий угол дифракции для известных линий, построим с помощью формулы график зависимости угловой дисперсии от угла дифракции. Нанесём на этот график экспериментально полученные значения .

m

Вывод:

Изучил свойства плоской прозрачной дифракционной решетки и определил с помощью неё длинну волны исследуемого света, сравнил полученные теоретические и практические значения дисперсии спектрального прибора – дисперсия возрастает линейно с увеличением порядка спектра.