2.2. Основные характеристики амплитудных решеток.

2.2.1. Угловая дисперсия.

Дисперсия D характеризует уг­ловое расстояние между двумя близкими спектральными линиями (например, между желтыми линиями излучения паров ртути). Ис­пользуя условие главного дифракционного максимума (8.7) для D, получим:

(8.10)

На опыте угловую дисперсию решетки определяют путем деле­ния измеренного углового расстояния между желтыми линиями излучения паров ртути на известную разность длин волн этих линий (см. соотношение 8.10).

2.2.2. Разрешающая способность решетки.

Разрешающей си­лой дифракционной решетки мы будем называть отношение:

, (8.11)

которое показывает, что ближайшие спектральные линии с и могут быть разрешимы данной решеткой. Критерием разре­шения является критерий Рэлея, в соответствии, с которым главный максимум m-го порядка для совпадает с дополни­тельным первым максимумом m-го порядка для . Из этого сле­дует, что в соответствии с выражениями (8.7) и (8.9) мы за­пишем

,

, (8.12)

где - угол падения световой волны на решетку; N' - число штрихов решетки, участвующих в создании дифракционной картины. Другими словами, решетка может быть не вся освещена пучком света, поэтому, N' - меньшее, чем полное количество штрихов N в данной решетке. Из (8.12) мы, в соответствии с определением разрешающей силы решетки R (8.11), получаем:

(8.13)

Из (8.13) следует, что наибольшее разрешение достигается в максимальном порядке при полном освещении решетки, когда N'=N.

2.2.3. Свободная спектральная область (Область дисперсии).

Областью дисперсии G называют предельную спектральную ши­рину от до , для которой не происходит наложение разных порядков. Наложение порядков определится условием совпадения максимума m-го порядка для колебаний с длиной волны с максимумом (m+1)-го порядка для колебаний с длиной . Учитывая выражения для главного максимума (8.7), мы получим выражения для определения области дисперсии G:

, (8.14)

,

Из (8.14) определим:

(8.15)

3. Описание экспериментальной установки.

Работа выполняется с отражательной дифракционной решет­кой, для которой условие главного максимума определяется вы­ражением (8.7), угловая дисперсия выражением (8.10), разре­шающая сила - (8.13), а область дисперсии - (8.15).

ВНИМАНИЕ !!! КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ КАСАТЬСЯ ПОВЕРХ­НОСТИ РЕШЕТКИ РУКАМИ И ПРОТИРАТЬ ЕЕ.

При выполнении настоящей работы главной задачей является точное определение углов, на которых наблюдаются главные мак­симумы для различных спектральных линий (в данной работе ис­пользуется излучение ртутной лампы). Эту задачу можно решить с помощью гониометра.

Приступая к работе, необходимо ознакомиться с устройством гониометра, произвести его юстировку:

а) установить зрительную трубу на бесконечность;

б) установить коллиматор на параллельный пучок.

После юстировки осветить щель коллиматора излучением ртутной лампы, навести на щель трубу, и произвести отсчет уг­ла по шкале (это соответствует положению I трубы гониомет­ра, показанному на рис. 8.3). Это положение соответствует нулевому отсчету. Поставить дифракционную решетку на столик гониометра, и пользуясь автоколлиматором установить угол па­дения света на решетку (см. положение II рис. 8.3).

Вращая трубу гониометра, определить положение белого (нулевого) максимума (положение трубы III на рис. 8.3).