Измерения
Укрепите миллиметровку на экране Э, установите ползушку - держатель образца П на оптическую скамью и, в отсутствие образца проверьте горизонтальность лазерного пучка.
Лазер зажигается лаборантом или преподавателем!
Поместите в лазерный пучок образец. Передвигая ползушку с образцом, обратите внимание на то, как изменяются кольца на экране.
Закрепите ползушку в определенном положении. Измерьте расстояние от образца до экрана. (Все измерения производите осторожно, не попадая ни головой, ни руками в лазерный пучок).
Таблица 2
Номер кольца |
Rвнутр |
Rвнеш |
<R> |
sin |
r |
0 (светлое пятно) |
|
|
|
|
|
1 (темное) |
|
|
|
|
|
2 (светлое) |
|
|
|
|
|
3 (темное) |
|
|
|
|
|
4 (светлое) |
|
|
|
|
|
5 (темное) |
|
|
|
|
|
6 (светлое) |
|
|
|
|
|
Расстояние от образца до экрана L =
Длина волны лазерного излучения = 6328 A = 6,3·10-7 м
Измерьте радиусы темных и светлых колец. Так как размер частиц не совсем одинаков темные (и светлые) кольца будут несколько размытыми, поэтому измерять следует и внутренний и внешний радиусы колец. Измерения занесите в таблицу 2.
По средним значениям радиусов колец <R>, измеренному расстоянию L, учитывая, что углы малы и sin tg = R/ L , вычислите значения синусов. Результаты вычислений запишите в таблицу 2.
Используя формулы, приведенные в таблице 1 и полученные значения синусов, зная длину волны лазерного излучения, рассчитайте радиусы частиц:
r1 =
,
r2=
,
...
Рассчитайте среднее значения радиуса пылинок:
<r>=
.
Определите погрешность
в определении <r> и проанализируйте
результаты опыта.
Контрольные вопросы.
В чем состоит явление дифракции? Сформулируйте принцип Гюйгенса—Френеля. Что такое зоны Френеля?
Почему в центре дифракционной картины от непрозрачной частицы наблюдается светлое пятно?
В чем состоит различие между дифракцией Френеля и дифракцией Фраунгофера? Какую дифракцию наблюдаете вы в вашем опыте?
Каковы минимальные размеры частиц, которые можно наблюдать с помощью оптических приборов? Можно ли в микроскоп увидеть отдельные атомы?
В лунную ночь, когда на небе имеется легкая облачность (дымка) и луна просвечивает сквозь облака, можно наблюдать вокруг луны радужные кольца. Чем это объясняется? В каком порядке расположены цвета этих колец по мере удаления от лунного диска? Что происходит с этими кольцами, когда облака становятся более плотными?
Дождевые облака состоят, как известно, из мелких водяных капель. На этих каплях должна наблюдаться дифракция, однако облака белые, на них нет ни колец, ни полос, ни каких-либо других проявлений дифракции. Почему?