19.3. Порядок виконання роботи

1. Визначити довжину хвилі монохроматичного світла за допомогою дифракційних грат і двох щілиноподібних джерел світла (установка I)

1.1. Встановити на оптичній лаві освітлювач і прозорі дифракційні грати зі світлофільтром.

1.2. Закриваючи по черзі одну із щілин освітлювача, визначити дифракційні картини, які дає кожна щілина окремо. Спостерігають дифракцію візуально, розглядаючи світлові промені, що виходять з дифракційних грат.

Визначити порядок дифракційних максимумів смуг.

1.3. Впевнитися в тому, що коли дифракційні грати пересувати вздовж оптичної лави, дифракційні максимуми пересуваються незалежно один від одного. Пересуваючи дифракційні грати, домогтися, щоб співпадали максимуми першого порядку (m₁ = 1 і m₂ = 1) від верхньої і нижньої щілини (обидві щілини повинні бути відкриті).Виміряти за допомогою штангенциркуля відстань між щілинами, а за шкалою оптичної лави відстань L між площиною, в якій знаходяться щілини і дифракційними гратами. Користуючись алгоритмом 1 (наведеним у “Вступі”, частина I), оцінити похибку виміряних величин.

1.4. Повторити вимірювання декілька разів, домагаючись суміщення інших пар максимумів: m₁ = 1 і m₂ = 2; m₁ = 2 і m₂ = 1; m₁ = 2 і m₂ = 2 і т.д.

Використовуючи результати всіх дослідів, визначити довжину світлової хвилі  за співвідношенням (19.10), обчислити середнє значення  й оцінити похибку її вимірювання (див. алг. 2 "Вступу", частина I).

2. Визначити довжини хвиль видимих ліній спектру випромінювання ртутної лампи за допомогою прозорих грат і гоніометра, визначити дисперсію і роздільну здатність прозорих дифракційних грат (установка II).

2.1. Ознайомитися з будовою гоніометра. Ввімкнути гоніометр в мережу змінного струму. Ввімкнути джерело струму, що живить ртутну лампу. Встановити ртутну лампу перед щілиною коліматора 2. Пересуваючи лампу, домогтися найкращого освітлення щілини. Якщо гоніометр, від'юстований правильно (дивись інструкцію до приладу), в полі зору окуляра зорової труби спостерігається чітке зображення щілини коліматора, яке співпадає з просвітом між вертикальними штрихами гоніометра.

2.2. Встановити прозорі дифракційні грати на столику гоніометра так, щоб штрихи грат були розташовані вертикально, а її площина - перпендикулярно до оптичної осі коліматора (дивись інструкцію до гоніометра). Повертаючи зорову трубу продивитися весь спектр випромінювання ртутної лампи. Спектральні лінії, що спостерігаються в полі зору окуляра зорової труби, є зображенням вхідної щілини коліматора, одержаним в результаті освітлення щілини з різними довжинами хвиль.

2.3. Для вибраної спектральної лінії домогтися суміщення дифракційного максимуму першого порядку з вертикальними штрихами перехрестя окуляра. Виміряти кут дифракції (кут повернення зорової труби за шкалою відлікового пристрою).

Аналогічно виміряти для лінії такого ж кольору кут дифракції для максимуму першого порядку, який розташований з іншого боку від максимуму нульового порядку.

2.4. Таким же чином визначити середнє значення кута дифракції для максимуму другого порядку спектральної лінії того ж кольору. Визначити довжину світлової хвилі  за формулою (19.3), в якій m = 1 і m = 2. Період d вказаний на дифракційних гратах.

2.5. Продовжити вимірювання й визначити довжини хвиль усіх інших ліній в спектрі випромінювання ртутної лампи. Обчислити за співвідношенням (19.5) кутову дисперсію і для близьких спектральних ліній роздільну здатність дифракційних грат за співвідношенням (19.6). Значення N вказане на гратах. Користуючись алгоритмами 1 і 2 у "Вступі" частина І, оцінити похибки величин, що визначаються.

3. Визначити довжини хвиль видимих ліній спектру випромінювання ртутної лампи за допомогою відбивних дифракційних грат.

3.1. Виконати завдання, сформульоване в п. 2.1.

3.2. Встановити відбивні грати на столику гоніометра. Повертаючи зорову трубу, наблизити її до коліматора. Повертанням столика гоніометра ввести в поле зору окуляра зорової труби дифракційну смугу нульового порядку вибраної спектральної лінії. Кут падіння світла на дифракційні грати найменший, коли смуга нульового порядку співпадає з штрихами перехрестя.

3.3. Продовжуючи повертати зорову трубу і столик гоніометра, змінити кут падіння і так, щоб дифракційна картина, що спостерігається, мала смуги першого, другого і третього порядків, які розташовані по обидва боки від смуги нульового порядку. Сумістити смугу нульового порядку з вертикальними штрихами перехрестя окуляра й виміряти кут падіння i за шкалою відлікового пристрою гоніометра.

3.4. Виміряти кути дифракції , і , як описано в п.п. 2.3 - 2.5 і визначити довжини хвиль всіх ліній в спектрі випромінювання ртутної лампи за співвідношенням (19.4). Визначити кутову дисперсію і роздільну здатність відбивних дифракційних грат. Оцінити похибку безпосередньо виміряних та обчислених величин, користуючись алгоритмами 1 і 2 (дивись "Вступ", частина I).