Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
Топ:
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Дисциплины:
2017-12-22 | 612 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
(до 2-х значащих цифр)
Окончательные результаты (в стандартной форме, округленные по правилам)
V1 = V2 =
Оценка правдоподобности результатов эксперимента:
Оценка отчета Подпись преподавателя ____________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 304
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ
С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: лазер ЛГН-208Б, дифракционная решетка, шкала экран.
I. ТЕОРИЯ МЕТОДА
Явление дифракции характерно для любых волновых процессов, независимо от их природы. Оно наблюдается вблизи краев непрозрачных препятствий и выражается: а) в искривлении фронта волны, б) в отклонении от закона прямолинейного распространения (в огибании волнами препятствий), в) в перераспределении энергии по фронту волны (возникновении чередующихся максимумов и минимумов интенсивности) в области искривления фронта волны.
|
|
|
Конкретный дифракционный эффект определяется геометрией ситуации: расстоянием от источника колебаний до препятствия, расстоянием от препятствия до экрана, отношением размеров препятствия к названным расстояниям и отношением длины волны к размерам препятствия.
Обычно рассматривается один из частных случаев дифракции: дифракция сферического волнового фронта, называемая дифракцией Френеля, и дифракция плоского волнового фронта, называемая дифракцией Фраунгофера. Первая ситуация возникает тогда, когда колебания распространяются от источника, удаление которого от препятствия недостаточно велико, чтобы можно было бы пренебречь кривизной волнового фронта. Вторая ситуация имеет место, когда волна идет от очень удаленного точечного источника или же волна испускается достаточно протяженным источником колебаний, расположенным вблизи препятствия.
|
В данной работе рассматривается дифракция Фраунгофера световых волн, так как источником света в работе является лазер - устройство, дающее плоскую монохроматическую световую волну значительной интенсивности, и дифракция наблюдается при прохождении этой волны через одномерную дифракционную решетку. Одномерная дифракционная решетка - это система параллельных щелей равной ширины, разделенных одинаковыми по ширине непрозрачными промежутками. Основной характеристикой такой решетки является ее постоянная или период, равный расстоянию между центрами соседний щелей (расстояние d на рис.2).
|
|
|
|
|
|
|
|
(1)
, (2)
где - длина световой волны;
= 0, 1, 2, 3,....
В нашем случае DL = ВС, из DАВС, являющимся прямоугольным с
углом ВАС, равным j, получаем
или . (3)
Чтобы под углом φ наблюдался дифракционный максимум, необходимо выполнение условия (1), то есть
или
Подставив значение DL из выражения (3), получим после преобразований формулу
. (4)
В этой формуле d - период дифракционной решетки; j - угол отклонения дифракционного луча от нормали к плоскости решетки, l - длина световой волны, m = 0, 1, 2, 3... - порядок дифракционного максимума, целое число с положительными и отрицательными знаками, последнее отражает тот факт, что дифракционному максимуму с углом отклонения j соответствует симметричный ему максимум с углом отклонения - j (рис. 3). Если волны идущие от любых двух соседних щелей решетки под углом φ усиливают друг друга, то, очевидно при увеличении числа щелей результат не изменится, поэтому формула (4) остается справедливой для всей решетки.
В лабораторной установке, изображенной на рис. 3, свет, идущий от лазера 1, пройдя через дифракционную решетку 2, дифрагирует, давая в центре шкалы-экрана 3 максимум нулевого порядка, а по разные стороны от этого максимума симметрично расположенные менее интенсивные максимумы с порядками m = 1, 2, 3..., соответствующие углам отклонения , ,...
Рис. 3
Схема дифракции световых волн на лабораторной установке:
1 - лазер;
2 - дифракционная решетка;
3 - шкала экран.
Формула (4) являющаяся основной в данной работе, позволяет при известном значении d после измерения углов , ... определить длину световой волны l.
2. ЗАДАНИЕ
2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1. При каких условиях возникает явление дифракции? В чем сущность этого явления (какие эффекты возникают при дифракции)?
2. Сформулируйте принцип Гюйгенса, какие дифракционные эффекты можно объяснить на основе этого принципа?
3. Какова причина возникновения максимумов и минимумов интенсивности волн при дифракции согласно принципу Френеля?
4. Что называется периодом дифракционной решетки?
5. Запишите условия усиления и ослабления света при интерференции волн, идущих от двух соседних щелей дифракционной решетки? Поясните все буквенные обозначения в записанном уравнении словами и с помощью рисунка.
|
6. Сохраняются ли эти условия для интерференции множества волн, приходящих от всех щелей решетки в точку наблюдения?
7. Выведите формулу, выражающую условие образования максимумов в дифракционной картине от решетки.
8. Как изменится вид дифракционной картины на экране при уменьшении периода дифракционной решетки? Ответ обоснуйте.
2.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
1. Включите лазер, получите луч.
2. Проверьте находится ли центральный дифракционный максимум в центре шкалы-экрана.
3. По шкале-экрану определите расстояние между симметричными мак-симумами l1, l2, l3 для m = 1, 2, 3....
4. Измерьте расстояние между дифракционной решеткой и шкалой-экраном (L).
5. Определите значения sin j1, sin j2, sin j3,... по формуле
Из формулы (4) с учетом данного соотношения получите рабочую формулу для определения длины световой волны
7. По полученной рабочей формуле определите значения , , и среднее значение длины световой волны.
8. Определите погрешности прямых измерений и косвенных измерений длины световой волны. Оцените правдоподобность полученного результата.
ЗабГУ, кафедра физики
Группа______________
Ф.И.О._______________
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 304
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ
РЕШЁТКИ
Схема установки: Рабочая формула:
Таблица измерений
Период дифракционной решетки d =
Расстояние от решетки до экрана L =
№ дифракционного максимума m | ||||
Расстояние между симметричными максимумами l | ||||
Длина волны света |
Среднее значение длины волны:______________________
Пример расчета искомой величины (до 3-х значащих цифр):
Дата_____________________ Подпись преподавателя___________
|
|
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!