Лабораторна робота № 5 (10 ) Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки

Мета: навчитись вимірювати довжину світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.

Обладнання: 1. електрична лампочка з прямою ниткою розжарювання (одна на групу);

2. прилад для визначення довжини світлової хвилі (рис. 1);

3. дифракційна решітка.

Рис. 1 Рис. 2

ТЕОРіЯ

Головні максимуми при дифракції на решітках спостерігаються під кутами, що задовольняють умові: d∙sinϕ = kλ, де k = 0,1,2,3... – порядок головного максимуму. Оскільки кут ϕ малий, то sinϕ ≈ tgϕ. З рис.2 видно, що tgϕ = , тому λ = (1). (Відстань a відлічують від решітки до екрана, відстань − по шкалі екрана від щілини до вибраної лінії спектра) (рис. 2).

ХІД РОБОТИ

1. Установiть в рамку приладу дифракційну решітку (ґратку, дифракційні ґрати ).

2. Відсуньте шкалу з вузькою прицільною щілиною на максимально можливу відстань від дифрак-ційної решітки.

3. Розташуйте прилад таким чином, щоб крізь щілину було видно нитку лампочки, а по обидва боки від щілини на чорному тлі над шкалою спостерігались дифракційні спектри.

4. Не рухаючи приладу, визначте за шкалою положення середини кольорових смуг у спектрах першого порядку. Результати вимірювань занесіть до таблиці для вказаних кольорів спектра.

5. Використовуючи отримані значення а і і знаючи d =10^-5 м, обчисліть λ за формулою (1) для кожного з трьох кольорів; результати занесіть до таблиці.

Обчислення довжини хвилі виконуються для спектра 1-го порядку, тому k = 1.

Колір	, зліва, м	,справа, м	, середнє, м	а, м	λ, нм
Фіолетовий
Зелений
Червоний

Для обчислень

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

λ_ф ═ ───── λ_з ═ ───── λ_ч ═ ─────

6. Порівняйте одержані результати вимірювань із середніми табличними ( _ст ) заданими значеннями довжин хвиль, оцініть похибку .

Колір	Виміряне значення вим , нм	Табличне зна-чення т , нм	Середнє табличне значення ст , нм	 , %
Фіолетовий		450-380
Зелений		560 – 500
Червоний		760 – 620

Результати занесіть до таблиці.

Для обчислень

, , .

Контрольні питання

1. Чим відрізняється дифракційний спектр від дисперсійного?

2. Як зміниться дифракційний спектр, якщо період дифракційної решітки збільшити (зменшити)?

Висновок: