Лабораторная работа "Определение длины световой волны"

Лабораторная работа №5

Измерение длины световой волны.

Цель: Научиться измерять длину световой волны с помощьюдифракционной решетки.

Оборудование: 1) источник света;

                      2) дифракционная решетка;

                      3) линейка с держателем дифракционной решетки;

                      4) экран с вертикальной щелью и шкалой.

Теоретические сведения: Явление интерференции дает возможность с большой точностью определить длину световой волны. С этой целью удобнее использовать  интерференцию световых  пучков, которые образуются после прохождения света через дифракционную решетку. Световые лучи, пройдя через решетку, интерферируют (складываются). В результате на экране образуются светлые или темные полосы. Максимумы света наблюдаются в точках экрана для которых выполняется условие:

d sin

где   d – постоянная (период) дифракционной решетки.

- порядок (номер) линии при подсчете интерференционных полос от центральной светлой полосы (порядок максимума).

 - длина световой волны.

 - угол между  центральным лучом и направлением на ту или другую полосу интерференционной картины.

Для малых углов sin. Для определения тангенса угла необходимо измерить:

l – расстояние  от решетки до экрана.

а –расстояние от центра интерференционной картины до выбранной светлой полосы.

Тогда,   tg.   Соответственно, получим следующую формулу:

Т.е., рабочей формулой для расчетов будет:   

Выполнение работы:

1)      Поместите дифракционную  решетку в рамку и направьте линейку на источник света.

2)      Наблюдая щель через дифракционную  решетку, выберите  такое положение прибора, при котором интерференционная картина будет ярче.

3)      Измеряйте l  и a для красного, зеленого и фиолетового цвета в спектре первого порядка.

4)      Опыт повторить два раза, изменяя расстояние от дифракционной решетки до экрана.

5)      Определить средние значения длин волн для каждого цвета отдельно.

6)      Результаты измерений и расчетов запишите в таблицу.

№

d

l

k

Красная линия

Зеленая линия

Фиолетовая линия

a

кр

а

зел

а

ф

м

м

м

нм

нм

м

нм

нм

м

нм

нм

1

1

2

1

3

1

Опыт №1:

_кр =

Опыт  №2:

Опыт  №3:

Средние значения:   =----------------------------- =                 (нм)

=

=

Вывод:_______________________________________________________________________

                                      Ч                 Ф                            Ф                  Ч

                                                                          0

                                                                     а          а        Екран        

                                                                           φ

 

                                                        Дифракционная решетка

Контрольные вопросы:

1.      При каких условиях можно наблюдать явление дифракции?

2.      Как образуется дифракционный спектр?

3.      Лучи какого цвета отклоняются на больший угол?

4.      Для чего используют дифракционные решетки?