Дифракция Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели (на нити, на круглом отверстии) (Лабораторная работа № 4лок), страница 4

где I₀- освещенность в центре дифракционной картины.

Эту зависимость можно получить экспериментально с помощью приёмника излучения. В данном упражнении рекомендуется выбрать ширину щели в < 0,1 мм, воспользоваться заданным значением λ и измерить углы (с помощью приёмника излучения) для двух соседствующих с центральным максимумов.

2. Указанные в п.1 измерения произвести по три раза и рассчитать по формуле (4.32) среднее значение интенсивности                излучения (в относительных единицах) для заданных средних (по трем измерениям!) , а также соответствующий доверительным интер­вал   случайной ошибки и относительную погрешность

 

3. Результаты, полученные в п. п.1-2 оформить в виде таблицы 4.4.

При желании и наличии времени можно провести еще один экспе­римент (см. таблица), т.е. построить еще один график (см. следующий пункт).

4. Результаты одного (или двух) эксперимента (ов) представить в виде графика [1 / Ip gp) — относительная освещенность как функция угла дифракции (ее теоретический вид представлен формулой (4. 23)).

5. Сформулировать выводы.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ПРОЗРАЧНОЙ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

Описание установки

На рисунке не изображены дополнительные принадлежности ус­тановки: гониометрический столик — ГС, светофильтры интерференци­онные Cl - СЗ, абсорбционный светофильтр - АСФ, необходимые при использовании осветителя

Оптическая схема установки приведена на рисунке 4.8.

Рис.4.8. Принципиальная схема установки

Л — лазер (или осветитель), Pl— прозрачная дифракционная решетка, Э — экран

Порядок выполнения работы

1. Для определения постоянной решетки d с помощью лазера поме­щаем на гониометрический столик дифракционную решетку перпендикулярно лазерному лучу. Лазерный луч в результате дифрак­ции разделяется на несколько пучков, соответствующих различным дифракционным порядкам, причем луч, соответствующий нулевому порядку, не отклоняется от первоначального направления. Так как решетка профилированная, то максимум нулевого порядка не обязательно будет наиболее интенсивным.

Угол отклонения луча относительно нулевого порядка j_к связан с постоянной решетки выражением

 

(4.24)

Величина sin j_к находится как (см. рисунок 4.10)

 

(4.25)

Соотношения (4.24) и (4.25) позволяют рассчитать величину dпо известной длине волны λ,

 

, или 

(4.26)

 

2. Указанные в п. 1 измерения провести три раза                                                               (определение у~) и рассчитать по формуле (4.26) среднее значение постоянной решетки d и соответствующий доверительный интервал  Δd_a случайной ошибки, а также относительную погрешность

3. Результаты, полученные в п. п. 1-2 оформить в виде таб-лицы 4.5.

Таблица 4.5. Результаты измерений

При желании и наличии времени можно получить еще одну серию экспериментальных данных.

4. Сформулировать выводы.

Вопросы для допуска к работе

1. Какие выводы теории дифракции вы собираетесь проверять?

2. Какие непосредственные измерения будете проводить?

3. В каком виде будете представлять результаты эксперимента?

4. Перечислите основные физические величины, измерение кото­рых являются целью эксперимента.

5.  

Вопросы для защиты работы

1. Сформулируйте принцип Гюйгенса — Френеля.

2. В чем заключается метод зон Френеля?

3. Как (в принципе) решается задача о распределении интенсивности дифрагированного излучения?

4. Какую информацию содержит интерференционная функция?

5. Каковы условия максимумов и минимумов при дифракции на прямоугольном отверстии?

6. Как влияет размер отверстия на распределение интенсивности дифрагирующего излучения.

7. При каких условиях двумерная дифракционная картина вырождается в одномерную.

8. При каком условии дифракционная картина от отверстия представляется равномерно освещенным полем?

9. При каком условии дифракционная картина превращается в геометрическую проекцию отверстия?

10. Каковы условия максимумов и минимумов при дифракции на линейной периодической структуре?

11. Как влияет число щелей решетки на ее дифракционную картину?

12. Какие выводы теории дифракции вы экспериментально подтвердили?

13. Что такое угол и длина дифракции?

14. В чем состоят условия применения законов геометрической оп­тики: дифракция Френеля и Фраунгофера? Что такое зоны Фре­неля?

15. Как зависит интенсивность в центре дифракционной кар- ­тины при дифракции (Френеля) плоской волны на круглом отвер­стии?