460. Колебания и волны

71

экране; таким образом, дифракционная решетка будет производить разложение немонохроматического излучения на спектральные составляющие. Основные характеристики любого спектрального прибора - дисперсия и разрешающая сила.

Дисперсия - угловое (или линейное) расстояние между двумя

длин волн, при которой две линии в спектре воспринимаются раздельно. Согласно критерию Рэлея две линии в спектре воспринимаются раздельно (считаются разрешенными), если дифракционный максимум первой линии совпадает(или лежит дальше) с минимумом второй линии (рис. 4).

72

73

предметный столик; 4 - фокусировочный винт зрительной трубы; 5 - окуляр трубы; 6 - окуляр, через который производятся отсчеты по шкале лимба, находящегося внутри прибора; 7 - стопорный винт; 8 - винт, производящий тонкое перемещение зрительной трубы.

Зрительная труба укреплена на подвижном кронштейне, который можно поворачивать вокруг вертикальной оси, проходящей через центр предметного столика. Поворот трубы осуществляется от руки после освобождения стопорного винта7. При закрепленном винте можно производить тонкое перемещение трубы с помощью

измерении используется только верхняя шкала, по которой перемещается подвижная риска (рис. 6). Цена деления шкалы 20 угловых минут.

В качестве источника света в работе используется ртутная лампа, дающая в видимой области три яркие спектральные линиифиолетовую, зеленую и оранжевую.

Рис. 5

Рис.6

4. Техника безопасности

74

4.1.При проведении лабораторной работы следует выполнять все требования техники безопасности. Помните, что гониометр, ртутная лампа и дифракционная решетка требуют осторожного обращения.

4.2.Не задерживайте время проведения измерений. Сразу после снятия показаний ртутную лампу следует выключить.

5.Порядок измерений

5.1.Технические данные лабораторной установки внести в

табл.1.

5.2.Измерение дифракционных углов.

5.2.1.Включить ртутную лампу.

5.2.2.Произвести настройку гониометра так, чтобы щель и визирный крест были видны четко.

5.2.4. С помощью зрительной трубы просмотреть всю дифракционную картину и определить центральную полосу (рис. 7).

Рис .7

При j = 0 условие (3) выполняется для всех длин волн, поэтому центральная полоса не окрашена. Выбрать цвет линии и установить зрительную трубу на линию первого порядка, слева от центральной полосы. Снять отсчет с помощью окуляра6, и полученное значение a-1 внести в табл . 2. Зрительную трубу навести на линию первого порядка, справа от центральной полосы, и измерить a+1, также записав в табл. 2. Угол дифракции определить по формуле

5.3.1.Вычислить длину волны каждой линии по формуле(3): l = (d sinj) / m, где m - порядок спектра.

Вычисление l провести по измеренным значениям углов дифракции j1 и j2. Результаты записать в табл. 3.

5.3.2.Оценить систематическую абсолютную погрешность

определения длины волны по формуле Dl = (d cosj×Dj) / m, где Dj - приборная погрешность гониометра, выраженная в радианах

(1¢ = p /(60×180) рад).

Результаты записать в табл. 3.

5.4. Определение угловой дисперсии решетки 5.4.1. Для двух близко расположенных линийзеленой и

оранжевой - рассчитать угловую дисперсию по экспериментальным значениям углов дифракции, взяв их из табл. 2, и l - из табл. 3.

77

3. Постройте векторную диаграмму для расчета амплитуды волны при дифракции Фраунгофера на щели, при условии bsinj =

3l/2.

3-й КОМПЛЕКТ

1.Как изменится дифракционная картина (рис. 3) при d = 2b?

2.Чему равен максимальный порядок спектра, который можно получить с помощью данной дифракционной решетки?

3.Постройте векторную диаграмму для расчета амплитуды волны при дифракции Фраунгофера на решетке при условиях, определяемых формулой (4), где считать N = 4 , k = 2.

4-й КОМПЛЕКТ

1.Объясните расположение линий в наблюдаемом дифракционном спектре.

2.Дайте определение разрешающей силы дифракционной решетки. Как она связана с числом щелей дифракционной решетки?

3.Постройте векторную диаграмму для расчета амплитуды волны при дифракции Фраунгофера на решетке при условиях, определяемых формулой (4), где считать N = 6 , k = 1.

5-й КОМПЛЕКТ

1.Дайте определение угловой и линейной дисперсий дифракционной решетки. Как они связаны с периодом решетки?

2.Каково различие между дифракционным и призматическим спектрами одного и того же источника света?

3.Постройте векторную диаграмму для расчета амплитуды волны при дифракции Фраунгофера на щели, при условии bsinj =

2l.

6-й КОМПЛЕКТ

1. Что называют дифракцией Фраунгофера на щели? Как изменится характер дифракционной картины при увеличении ширины щели?

2.Как связана интенсивность главных максимумов при дифракции Фраунгофера на решетке с числом щелей в решетке?

3.Постройте векторную диаграмму для расчета амплитуды волны при дифракции Фраунгофера на решетке при условии dsinj

=5l.

78

Описание работы написали и составиливопросы для самоконтороля профессор Юшина М.Я. и ст. преподаватель

Гусева Е.А.

Содержание

Лабораторная работа № 2-К «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФИЗИЧЕСКОГО

МАЯТНИКА»………………………………………………………………. 3

Лабораторная работа № 3-КМ «ИЗУЧЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ КОНТУРЕ»………………………………….. 10

Лабораторная работа № 4-К «ИЗУЧЕНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ КОНТУРЕ»…………………………………… 28

Лабораторная работа № 7-К «ИЗУЧЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ

МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ»………………………………………. 35

Лабораторная работа № 10-К

79

«ИССЛЕДОВАНИЕ НОРМАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ СТРУНЫ»……. 41

Лабораторная работа № 11-К «ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДУХЕ»……………….. 49

Лабораторная работа № 12-К «ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА»…………………………… 60

Лабораторная работа № 14-К «ДИФРАКЦИЯ ФРАУНГОФЕРА НА РЕШЕТКЕ»…………………….. 67

Лабораторный практикум по физике

Колебания и волны