- •Электричество, магнетизм, электромагнетизм, оптика
- •Часть II руководство к лабораторным работам по физике для студентов специальности «Лечебное дело»
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •В колебательном контуре
- •Теоретическое введение
- •Приборы и оборудование
- •Литература:
- •Методика эксперимента
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Теоретическое введение
- •Задание 2. Исследование импульсного сигнала.
- •Задание 3. Наблюдение фигур Лиссажу, возникающих при сложении
- •Изучение работы полупроводникового диода
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Определение показателя преломления жидкости
- •Теоретическое введение
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Внимание! Микроскоп включать в сеть напряжением 6,3 в
- •Дифракция плоских световых волн на дифракционных решетках
- •Теоретическое введение
- •Контрольные вопросы
- •Исследование электрического поля проводника с током
- •Изучение горизонтальной составляющей магнитного поля земли
- •Исследование магнитногого поля соленоида
- •Теорема о циркуляции
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Теоретическое введение
Дифракцией называют совокупность явлений, наблюдаемых при распространении волн в среде с резким неоднородностями. Дифракция – это и захождение волн в область геометрической тени, и огибание волнами препятствий, и рассеяние волн атомами кристаллической решетки и целый ряд других явлений.
При дифракции наблюдается перераспределение интенсивности колебательного процесса в пространстве в результате суперпозиции когерентных волн. Волны одинаковой частоты, колебания в которых отличаются постоянной разностью фаз, не изменяющейся со временем, называются когерентными.
Расчет дифракционной картины можно провести с помощью принципа Гюйгенса-Френеля: каждая точка волнового фронта является источником вторичных когерентных волн, амплитуды колебаний которых за волновым фронтом определяются суперпозицией вторичных волн.
Методика эксперимента
В
данной работе эксперимент проводится
на дифракционной решетке. Прозрачная
дифракционная решетка для световых
волн – это пластинка из прозрачного
материала (обычно из стекла), на которую
каким либо путем (механическим или
фотоспособом) нанесено большое число
параллельных, равноотстоящих щели а,
расстояние между щелями
.
Величина
называется периодом
решетки, где
а
– ширина щели,
–
расстояние между щелями.
Рис. 1
И
М
Рис. 2
волн,
у которых оптическая разность хода
,
где
Как
видно из рис. 1, разность хода интерферирующих
лучей
,
где
– угол дифракции. Максимумам будут
соответствовать такие углы дифракции,
для которых разность хода равна целому
числу длин волн, т.е.
Рис.
3а
. (1)
Общий
вид установки представлен на рис 3а, а
схема - на 3б (вид сверху), где 1 – источник
света, 2 – шток с щелью S
и линейкой с миллиметровой шкалой, 3 –
дифракционная решетка. Роль линзы
выполняет хрусталик глаза наблюдателя.
Если смотреть на освещенную светом щель
S
через
дифракционную решетку, то кроме
дифракционного изображения щели в белом
свете по бокам видны ее симметричные
радужные изображения
.
Угол дифракции определяется по положению
дифракционного максимума на миллиметровой
шкале.
Рис.
2б
,
где
– расстояние от центрального изображения
щели (m
= 0) до одного из боковых
изображений, L
– расстояние от решетки до щели S.
Так как угол
мал, то
.
Следовательно,
.
Тогда получим формулу для определения
длины волны:
. (2)
Рис. 3б
Порядок выполнения работы
Включить установку в сеть 6,3 В! ВНИМАНИЕ! Установку включать только на время измерений.
Приблизив глаз к дифракционной решетке, измерить расстояние от середины щели S до середины наблюдаемого максимума света длиной волны , например, до середины участка синего света в спектре первого порядка (m = 1) справа от щели(+1 максимум) и слева от щели (–1 максимум).
Измерить расстояние L от щели до дифракционной решетки с помощью измерительной линейки.
По формуле (2) вычислить длину волны синего света для 1, 2, 3 порядка и найти среднее значение
синего света.Аналогичные измерения и вычисления провести для красной и фиолетовой областей спектра.
Данные измерений и вычислений занести в таблицу.
Таблица
-
Цвет
m
макс.
, см
L, см
, нм
, нм
1
2
3
+
1
2
3
_
1
2
3
+
1
2
3
_
1
2
3
+
1
2
3
_
