Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Зимняя И.А. КЛЮЧЕВЫЕ КОМПЕТЕНТНОСТИ как результативно-целевая основа компетентностного подхода в образовании (3)
(Статьи)

Значок файла Кашкин В.Б. Введение в теорию коммуникации: Учеб. пособие. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. – 175 с. (4)
(Книги)

Значок файла ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ КОМПЕТЕНТНОСТНОГО ПОДХОДА: НОВЫЕ СТАНДАРТЫ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ (4)
(Статьи)

Значок файла Клуб общения как форма развития коммуникативной компетенции в школе I вида (10)
(Рефераты)

Значок файла П.П. Гайденко. ИСТОРИЯ ГРЕЧЕСКОЙ ФИЛОСОФИИ В ЕЕ СВЯЗИ С НАУКОЙ (11)
(Статьи)

Значок файла Второй Российский культурологический конгресс с международным участием «Культурное многообразие: от прошлого к будущему»: Программа. Тезисы докладов и сообщений. — Санкт-Петербург: ЭЙДОС, АСТЕРИОН, 2008. — 560 с. (13)
(Статьи)

Значок файла М.В. СОКОЛОВА Историческая память в контексте междисциплинарных исследований (13)
(Статьи)

Каталог бесплатных ресурсов

Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ 1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение явления дифракции света на дифракционной решетке. Определение длины световой волны с помощью дифракционной ре-шетки. 1 БИБЛИОГРАФИЯ 1 Савельев И.В. Курс физики: Учеб. пособие для студентов втузов.- [В 3-х т.].- Т.3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц.- М.: Наука, 1989.- 301 с. 2 Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. пособие для вту-зов.- М.: Высш. шк., 1989.- 608 с. 3 Трофимова Т.И. Курс физики.- М.: Высш. шк., 1998.- 542 с. 4 Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики.- М.: Высш. шк., 1971.- 448 с. 3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ И МЕТОДИКА РАБОТЫ Дифракционной решеткой называется совокупность большого чис-ла одинаковых щелей, отстоящих друг от друга на одно и то же рас-стояние (щель прозрачна для света) (рисунок 1). Рисунок 1 Период решетки d (постоянная решетки) равен сумме размеров щели a и размеров полосы b, непрозрачной для света . Осветим дифракционную решетку D монохроматическим пучком параллельных лучей, падающих перпендикулярно к поверхности ре-шетки (рисунок 2). Рассмотрим соответственные лучи 1, 2, 3,..., отстоящие друг от дру-га на расстоянии, равном периоду дифракционной решетки d. Свет, проходя через щели a, испытывает дифракцию, т.е. отклоняется от сво-его первоначального направления. При этом отклонение лучей проис-ходит под разными углами дифракции . Рисунок 2 Установим параллельно дифракционной решетке собирающую лин-зу Л, в фокальной плоскости которой поместим экран Э. Из рис. 2 видно, что оптическая разность хода ? между соответственными луча-ми равна отрезку АС. Из треугольника АВС видно, что . Если в оптической разности хода укладывается целое число длин волн ( ; m = 0, 1, 2, 3, ... .), то при данном угле ди-фракции на экране наблюдается образование светлых полос, т.е. воз-никают главные максимумы. Таким образом, условие образования главных максимумов для дифракционной решетки имеет вид . (1) Дифракционная решетка состоит из совокупности щелей a, поэтому условия образования минимумов для щелей будут являться условиями образования минимумов и для дифракционной решетки. Таким обра-зом, минимумы (темные полосы на экране) при дифракции от щели возникают при условии , (2) где k = 0, 1, 2, 3... . Если N - число щелей в дифракционной решетке, то между сосед-ними главными максимумами на экране образуются N-1 побочных ми-нимумов и N-2 побочных максимумов. При этом условие образования побочных минимумов имеет вид , (3) где =1, 2, 3,...,(N-1), (N+1),...,(2N-1), (2N+1)... . Основными характеристиками дифракционной решетки являются: 1) угловая дисперсия ; 2) линейная дисперсия . Дисперсия определяет угловое или линейное расстояние между двумя спектральными линиями, отличающимися на единицу длины волны. Разрешающая сила определяет минимальную разность длин волн , при которой две линии воспринимаются на спектре раздельно в соответствии с критерием Рэлея. Разрешающая сила R спектрального прибора пропорциональна порядку спектра m и числу щелей N: . Метод определения длины световой волны при помощи дифракци-онной решетки состоит в следующем. Параллельный пучок света, соз-даваемый источником света Л (лампой накаливания) падает на ди-фракционную решетку D (рисунок 3). Лучи света, дифрагируя под раз-личными углами ?, попадают в хрусталик глаза наблюдателя и соби-раются на сетчатой оболочке глаза в точке К. Если при этом выполня-ется условие (1), то исследователь наблюдает главный максимум под углом ?, т.е. в точке М, отстоящей от центра диафрагмы экрана в точке О на расстоянии l. Рисунок 3 Очевидно, что спектр m - го порядка, наблюдаемый через дифрак-ционную решетку, находится на расстоянии lср от центра шкалы (т.е. от точки O ). При этом , (4) где l1 и l2 - расстояния от главных максимумов - го порядка до центра шкалы (точка О). Из рисунка 3 видно, что при малых углах ?, под которыми наблю-даются главные максимумы, выполняется соотношение , (5) где L - расстояние от дифракционной решетки до шкалы. Подставляя значение sin? из уравнения (5) в выражение (1), получаем , откуда определяем длину волны ? . (6) С учетом выражения (4) соотношение (6) для определения длины световой волны будет иметь вид . (7) 4 ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ 1 Оптическая скамья. 2 Источник света и светофильтры. 3 Дифракционная решетка. 5 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 1 Расположить прибор так, чтобы горизонтально расположенная рейка-шкала ММ была на уровне глаз наблюдателя. Установить эту шкалу на расстоянии L, равном 40...50 см от держателя дифракционной решетки (расстояние L устанавливается максимально возможным для соблюдения условия (5) и увеличения точности измеряемых длин волн). 2 Вставить дифракционную решетку D в держатель. (период ди-фракционной решетки равен d = 0,01 мм). При этом штрихи, нанесен-ные на дифракционной решетке, должны быть параллельны прямо-угольной диафрагме экрана ММ. 3 Установить за экраном электрическую лампочку в точке Л, вклю-чить электрическое питание и, рассматривая источник света через ди-фракционную решетку, наблюдать дифракционный спектр. Обратить внимание на характер спектра, расположение лучей различной цветно-сти в спектрах первого (m = 1), второго (m = 2) и более высоких поряд-ков. 4 Измерить расстояния l1 и l2 от центра шкалы (от точки 0) до глав-ных максимумов лучей заданной цветности (например, фиолетовых и красных лучей или любых других по заданию преподавателя) в спек-трах первого (m = 1) и второго порядков (m = 2). 5 Результаты измерений занести в таблицу 1. 6 Уменьшить расстояние L на 1...5 см и повторить измерения для лучей заданной цветности в соответствии с пунктами 3...5. Таблица 1 Цвет линии спектра (красный, фиолетовый и т.д.) - ............................... № Рассто- яние, L, м Поря- док, m l1, м l2, м lср, м Длина волны, ?, м Средняя длина волны , м 1 L1= m=1 ?1= 2 L1= m=2 ?2= 3 L2= m=1 ?3= 4 L2= m=2 ?4= 5 6 6 ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 7 Рассчитайте длину световой волны заданной цветности для каж-дого измерения при различных значениях L и m по формуле (7) . Результаты расчета занесите в таблицу 1. 8 Вычислите среднее значение длины волны заданной цветности . 9 Вычислите абсолютные погрешности отдельных измерений по формуле . 10 Вычислите квадраты абсолютных погрешностей отдельных из-мерений. 11 Рассчитайте среднюю квадратичную погрешность по формуле 12 Задайте значение надежности ? (в соответствии с указанием преподавателя или примите по умолчанию ? = 0,95). 13 Определите по таблицам коэффициент Стьюдента t?(N) для за-данной надежности ? и данного числа измерений N. 14 Вычислите границы доверительного интервала (среднюю абсо-лютную погрешность) . 15 Рассчитайте среднюю относительную погрешность 16 Окончательный результат для лучей различной цветности запи-шите в виде , м; ?, %. 17 Сделайте краткие выводы по работе. 7 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1 Получите условия возникновения главных максимумов, побочных минимумов и максимумов для дифракционной решетки. 2 Получите условия минимумов и максимумов при дифракции на щели. 3 Докажите закономерность изменения интенсивности максимумов. 4 Дайте определения угловой и линейной дисперсии. Поясните связь между угловой дисперсией и характеристиками дифракционной решетки. 5 Дайте определение разрешающей способности дифракционной решетки. Поясните критерий Рэлея для разрешения спектральных ли-ний. Докажите связь между разрешающей способностью и числом ще-лей в дифракционной решетке. 6 Почему при освещении дифракционной решетки «белым светом» нулевой максимум «белый»? 7 Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля. Объясните дифрак-цию Фраунгофера и Френеля на щели. 9 Объясните свойства зональных пластинок.

Размер файла: 191 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров