Дата_____________________ Група ___________________ ПІ ________________________________ Лабораторна робота 15 Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки. Мета: Визначити довжину світлової хвилі по положенню головних максимумів в дифракційному спектрі першого порядку. Обладнання: електрична лампа з прямою ниткою розжарення; вимірювальна установка з лінійкою 1мм/под. та екраном з поділками; дифракційна решітка (1/100). Теоретичні відомості Явище інтерференції дає змогу з великою точністю визначати довжину хвилі світла. З цією метою найзручніше використовувати інтерференцію світлових пучків, які утворюються після проходження світла крізь дифракційну гратку. Світлові пучки, що пройшли крізь гратку, збираються опуклою лінзою в різних точках екрана фокальної площини й інтерферують. Внаслідок цього на екрані утворюються світлі або темні смуги, якщо діафрагма виготовлена у вигляді щілини, або круглі плями, якщо діафрагма має форму круглого отвору. Пристрій для визначення довжини хвилі складається з лінійки 2 з поділками, закріпленої в штативі, екрана 3 з вузькою щілиною і поділками та рамки 1 для закріплення дифракційної ґратки. Роль лінзи при спостереженні інтерференційної картини відіграє кришталик ока. Якщо дифракційну гратку вставити в рамку і спрямувати лінійку на ввімкнену електричну лампу, то на фоні екрана з поділками можна побачити спектри білого світла у вигляді райдужних смуг по обидва боки від щілини. Кожен колір одержаних спектрів знаходитиметься на деякій відстані l від щілини. Саме це l і потрібно виміряти для розрахунків. Хід роботи. 1. Розгляньте дифракційну решітку і визначте її період d за формулою d = 1/ N(мм), де N = 100. 2. Помістіть дифракційну решітку у рамку 1 приладу і закріпіть його в підставці 5 підіймального столика 4, рис.1. Рис.1 3. Дивлячись крізь дифракційну решітку, спрямуйте прилад на джерело світла так, щоб його було видно через вузьку прицільну щілину щитка 3. При цьому по обидва боки екрану на лінійці видно дифракційні спектри кількох порядків. У випадку похилого положення спектрів поверніть решітку на певний кут до усунення перекосу. 4. За шкалою визначити положення середин кольорових смуг l у спектрах першого порядку, рис.1. Вимірювання l проведіть для смуг відповідного кольору ліворуч і праворуч та знайдіть середні значення відстаней. Результати запишіть в таблицю. 5. Визначити за допомогою лінійки 2 відстань від дифракційної решітки до шкали рухомого екрана L. Колір лінії L, м l, мм λ, м Фіолетовий Синій Блакитний Зелений Жовтий Оранжевий Червоний 6. Довжину світлової хвилі можна знайти з рівняння λ = (d ∙ sin φ) / k. Так як порядок дифракційного спектру k = 1, то sin ≈ tgφ = l / L , і розрахункова формула матиме вигляд λ = d (L / l) 7. Розрахуйте довжини хвиль для семи кольорів і запишіть їх в таблицю. 8. Повторіть вимірювання при іншій відстані екрана від решітки та для інших дифракційних порядків. Порівняйте отримані результати. 9. Направте на дифракційну решітку промінь монохроматичного світла від лазерної указки. Отримайте дифракційну картину. Запишіть в зошиті чим відрізняється ця картина від попередньої. Зробіть аналогічні попереднім завданням вимірювання і знайдіть довжину хвилі лазерного випромінювання. 10. Зробіть висновок.
