Измерение длины световой волны с помощью прозрачной дифракционной решётки. Вариант № 2

Министерство образования РФ

Санкт – Петербургский государственный горный институт

(технический университет)

Кафедра общей и технической физики

ЛАБОРАТОРИЯ ОПТИКИ

РАБОТА 6

ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ

ПРОЗРАЧНОЙ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЁТКИ.

Выполнил: студент группы

            .                                                                                  ГМ-01-2  Семашко О.Д.

Проверил: Фицак В.В.

САНКТ - ПЕТЕРБУРГ

2003

  Краткое теоретическое содержание.

Интерференция- явление  перераспределения  волны в  результате  наложения  когерентных волн.

 Когерентными называют две электромагнитные  волны одинаковой  частоты, если  разность  их фаз  не зависит от времени.

  Дифракция  электромагнитных волн- совокупность  явлений, наблюдаемых при распространении  электромагнитных волн в среде с резко выраженными  неоднородностями.

 Когерентные колебания – это колебания с одинаковой частотой и постоянной во времени разностью фаз.

Длина волны – это расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.      

Дифракционная решётка – это прозрачная пластина с нанесёнными параллельными непрозрачными штрихами равной ширины b (рис. 1). Между штрихами

возникают одинаковые прозрачные промежутки – прямоугольные  щели шириной a. Величина d = a + b называется постоянной (периодом) решётки.

Дифракционная решётка осуществляет наложение двух процессов: дифракции на каждой отдельной щели и интерференции излучения от всех щелей.

d sin φ = ± kλ₀ (k =0, 1, 2, …)                                      (1)

 Выражение носит название основного соотношения дифракционной решётки в случае нормального падения света. Оно даёт углы, под которыми наблюдаются максимумы для всех имеющихся в излучении длин волн в каждом порядке k; k - порядок спектра.

Схема хода  лучей.

                                                                                   Описание установки. 

 лампа 1

 коллиматор 2

дифракционную решётку 3

 гониометр 4

зрительная  труба 5

окуляр 6 

            Расчетные   формулы

Удвоенный  угол  дифракции как  разность  двух  измерений:

2α=α_к-α_к

Основное соотношение дифракционной решетки:

d sin φ = ± kλ₀ (k =0, 1, 2, …) 

d=0,01мм  постоянная решетки

                 Результаты  измерений  и  вычислений.

         Таблица 1.                 

Порядок  спектра	Измере-   ние	Отсчёт угла		2j	Δ(2j)	j	sin j	λ (м)
		jk	jk
k = 1	1 2 3	116,35 116,28 116,27	122,39 122,35 122,32	6,42 6,28 6,15	-0,16  0,01  0,14
Среднее		116,30	122,36	6,60	-0,002	3,15	0,056	5,6*10
k = 2	1 2 3	113,33 113,27 113,30	126,40 126,27 126,22	12,30 12,34 12,36	0,03 -0,01 -0,03
Среднее		113,30	126,29	12,33	-0,002	6,16	0,109	5,5*10
k = 3	1 2 3	110,10 110,16 110,14	129,16 129,20 129,15	19,06 19,00 19,01	-0,04  0,02  0,01
Среднее		110,13	129,17	19,02	-0,002	9,30	0,165	5,5*10