ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА.
Тема: Определение длины световой волны.
Цель работы: ___________________________________________________________________
Оборудование: прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка и источник света.
Теоретическая часть работы: Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.
d = a + b – период дифракционной решетки
d ∙ sin 
= k ∙ λ, k = 0, 1, 2… - формула дифракционной решетки,
φ – угол, под которым наблюдается max света соответствующего цвета.
В работе используется дифракционная решетка с периодом 1/100 мм(период указана на решетке). Она является основной частью измерительной установки показанной на рис.1. Решетка 1 устанавливается в держателе 2, который прикреплен к концу линейки 3. На линейке же устанавливается черный экран 4 с узкой вертикальной щелью 5, посередине, экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решеткой (для получения наибольшей резкости). На экране и линейки имеются мм шкалы. Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света, то на черном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2- го и т. д. порядков (случайный перекос в расположении спектров устраняется поворотом рамки с решеткой).
Длину волны определяем по формуле: λ = (d ∙ sin )/ k.
Используя рис.2 и формулу дифракционной решетки, докажите, что длину световой волны можно определить по формуле: λ = (d ∙ b) / (k ∙ L), k – порядок спектра.
При выводе этой формулы учтите, что вследствие малости углов (не менее > 5) под которым наблюдаются максимумы, их sin можно заменить на tg.
|
|
Расстояние L отсчитывают по линейке от решетки до экрана, b – по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра. В этой работе погрешность измерений λ не оценивается из-за неопределенности выбора середины части спектра данного цвета.
Практическая часть работы.
Рис. 1. Прибор для определения длины волны света.
1 – дифракционная решетка; 4 –экран;
2 – держатель; 3 – линейка; 5 – вертикальная щель
Задание№1. 
1) Собрав измерительную установку(см. фото) установили экран на расстоянии L =20 см, на котором четко просматриваются спектры.
2) Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света, и переместили экран и установили, что дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.
3) По шкале определите положение от центра до середин цветных полос в спектрах I порядка(к=1). Результаты запишите в таблицу. Определить среднее значение результатов измерения.
4) Рассчитайте период дифракционной решетки d,и длину волны λ каждого цвета.
| Цвет полос | b слева, м | b справа, м | b среднее, м | L метр | d метр | λ метр | k |
Расчеты:
5) Сравните полученные результаты, полученные результаты с длинами волн этих цветов по предложенной таблице:
| Цвет | Длина волны, нм |
| Красный Оранжевый Желтый Желто-зеленый Зеленый Голубой Синий Фиолетовый | 800 – 620 620 – 585 585 - 575 575 - 550 550 – 510 510 – 480 480 – 450 450 - 390 |
|
|
6) Сделайте вывод.
Задание №2. Наблюдение дифракции света с помощью диска
Взять диск в правую руку и приставить справа к глазу так, чтобы бороздки расположились вертикально, то есть параллельно нити лампы, а свет от лампы падал на поверхность под различными углами. Сделайте вывод зависимости отчетливости и яркости полученных спектров от количества бороздок и угла падения лучей.
Контрольные вопросы:
1) Почему в центральной части спектра полученного на экране при освещении дифракционной решетки белым светом, всегда наблюдается белая полоса?
2) Дифракционные решетки имеют 50 и 100 штрихов на 1 мм. Какая из них даст на экране более широкий спектр при прочих равных условиях?
3) Как изменяется картина дифракционного спектра при удалении экрана от решетки?
4) Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного (призматического) спектра?
5) Почему с помощью микроскопа нельзя увидеть атом?
 |
Рис. 2. Схема опыта по определению длины волны.