Порядок выполнения работы

1. Собрать на оптической скамье установку согласно рис. 5.2. Щель поместить на расстоянии 10…20 см от лазера, экран – на противополож-ном конце скамьи.

2. Включить лазер. Юстировочными винтами крепления лазера направить его луч на щель. При правильном освещении щели дифракци-онная картина на экране должна быть симметричной относительно центра картины.

3. Установить микрометром такую ширину щели, чтобы ширина цен-трального максимума была приблизительно 10 мм и при этом наблюда-лось бы не менее двух боковых максимумов с каждой стороны.

4. Фоторезистор установить непосредственно перед экраном. Ввести фоторезистор в центральный дифракционный максимум. Включить мик-роамперметр. Микроамперметр имеет ряд переключателей чувствитель-ности, что позволяет проводить измерения тока в широком диапазоне ин-тенсивности света. Подобрав соответствующий диапазон измерения тока, начиная с самого грубого, чтобы не испортить прибор, следует отрегули-ровать установку резистора по высоте. Для этого резистор плавно пере-мещают по высоте с помощью гайки на рейтере и находят такое положе-

14

ние резистора, при котором показание прибора будет максимальным.

5. Перемещая резистор вдоль дифракционной картины, снять зави-симость тока от положения резистора x с шагом в 1 мм. Измерения долж-ны охватить центральный максимум и один-два боковых максимума с каждой стороны. Построить график зависимости I(x).

5. Пользуясь графиком, определить положение хm всех зафиксиро-ванных минимумов и по формуле (5.3) вычислить ширину щели b. Найти среднее значение b.

5. Определить по графику значения интенсивностей центрального и боковых максимумов и сравнить их соотношения с теоретическими значе-

ниями (5.1).

5. Проанализировать полученные результаты и сделать выводы.

Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Что называется дифракцией? Перечислите виды дифракции.

2. Сформулируйте принцип Гюйгенса – Френеля.

3. Выведите условия дифракционных минимумов для дифракции Фраунгофера на одной щели.

4. Выведите рабочую формулу для определения ширины щели.

Вариант 2

1. Запишите аналитическое выражение принципа Гюйгенса – Френе-

ля.

2. Выведите выражение для амплитуды результирующей волны, ди-фрагированной на щели под углом .

2. Есть ли принципиальное отличие дифракции в параллельных лу-чах (Фраунгофера) от дифракции в расходящихся лучах (Френеля)?

2. Перечислите основные свойства излучения лазера.

Лабораторная работа № 3-06

ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ ФРАУНГОФЕРА НА ОДНОЙ И ДВУХ ЩЕЛЯХ

Цель работы: получить дифракционные картины и определить ши-рину щели и расстояние между центрами щелей двойной щели.

Приборы и принадлежности: лазер типа ЛГ-72 ( = 6328Å); диск со щелью; диск с двумя близко расположенными щелями одинаковой шири-ны; экран с миллиметровой шкалой.

15

Теоретическое введение

Согласно принципу Гюйгенса – Френеля амплитуду светового коле-бания в любой точке экрана можно найти, сложив колебания, вызванные вторичными волнами от всех элементов щели. Выполнив сложение коле-баний от всех элементов одной щели, получим

sin

bsin

A

A

,

(6.1)

0

bsin

где A0 – амплитуда суммарного колебания при = 0.

Разность хода любой пары лучей от соответствующих элементов двух щелей составляет dsin , где d – расстояние между центрами щелей

(рис. 6.1).

Рис. 6.1

Соответствующая оптической разности хода разность фаз