Описание установки

Н

1 2 3 4

Экспериментальная установка для изучения дифракции света

(рабочее место студента РМС 3)

1 – лазерный источник; 2 – дифракционное препятствие;

3 – юстировочный модуль; 4 – экран.

Рис. 3

а рисунках 3, 4 и 5 приведены фотографии экспериментальной установки. Источником света является полупроводниковый лазер (марка STL650-1) с длиной волны излучения 650 нм. Лазер укреплён в юстировочном модуле, что позволяет направить луч непосредственно на объект (дифракционное препятствие).

Мощность излучения лазера не превышает 3 мВт, что является безопасным согласно действующим санитарным правилам и нормам СанПин 2.2.4.2.1.8.055-96. Тем не менее, не рекомендуется попадание излучения на зрачок.

Генератор излучения выходит на рабочий режим через 30 минут после включения. Соответственно, измерения необходимо проводить не ранее, чем через 30 минут после включения установки. В качестве дифракционного препятствия (объект МОЛ  1) также укреплён в оправе. В данной работе дифракционным препятствием является двумерная дифракционная решётка (рис. 5).

Двумерная дифракционная решётка

Рис. 5

Лучи дифрагируют на дифракционном препятствии, и результат дифракции отражается на экране, имеющем миллиметровую сетку.

Вся установка смонтирована на едином основании, на котором закреплены все перечисленные элементы.

Результат дифракции наблюдается визуально на экране.

Порядок выполнения работы

1. Установить на оптической скамье источник света (лазер), дифракционное препятствие. Как правило, установка предоставляется для измерений в уже собранном виде. В этом случае необходимо убедиться в правильности сборки установки, сверяясь с рисунком 1.

2. Включить источник света в сеть. Выждав 30 минут, можно начать проведение измерений.

3. Направить луч лазера на выбранное препятствие так, чтобы на экране появилась чёткая дифракционная картина. Луч лазера должен попадать в центр дифракционной решётки. Рисунок на экране можно поворачивать, поворачивая решётку вокруг оси.

4. Определить по шкале расстояние между нулевым максимумом и максимумами 1 – 5-го (l_k). Измерить расстояние от плоскости дифракционной решетки до плоскости диафрагмы со щелью D. Рассчитать постоянную дифракционной решетки d по формуле (2). Данные занести в таблицу.

Таблица

Данные для определения постоянной дифракционной решетки

D = мм,  = 650 нм

k	1	2	3	4	5
lk ЛЕВ, мм
lk ПР, мм
lk ВВЕРХ, мм
lk ВНИЗ, мм
lСР, мм
d, мм
dСР, мм

Здесь:

– l_{k ЛЕВ}, мм – расстояние от центрального максимума до максимума порядка k влево;

– l_{k ПР}, мм – расстояние от центрального максимума до максимума порядка k вправо;

– l_{k ВВЕРХ}, мм –расстояние от центрального максимума до максимума порядка k вверх;

– l_{k ВНИЗ}, мм – расстояние от центрального максимума до максимума порядка k вниз;

– l_СР  , мм;

– d_СР  , мм.

5. Определить абсолютную погрешность измерений d по следующей формуле

   ,

где под , l, и ΔD понимают приборные ошибки этих величин;  можно считать равной 0, а погрешности D и Δl равны половине цены наименьшего деления прибора, с помощью которого измеряются эти величины.

Относительную погрешность измерения постоянной дифракционной решётки указывают в процентах, округляя расчётное значение до целых

d     .

6. Результат измерений представить в виде

d  d_СР  Δd, d  .