Embedded Files
Лабораторная работа № 4
Лабораторная работа № 4
Цель работы: измерение длины световой волны для красной и фиолетовой границ спектра с использованием дифракционной решетки с известным периодом.
Приборы и принадлежности: прибор для определения длины световой волны, лампа накаливания, дифракционная решетка, штатив.
Решетка 1 устанавливается в держателе 2, который прикреплен к концу линейки 3. На линейке же располагается черный экран 4 с узкой вертикальной щелью 5 посредине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решеткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе 6.
Вывод расчетной формулы
Если смотреть на лампу накаливания сквозь решетку и щель в черном экране, то на экране можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1, 2, 3 и т. д. порядков.
Длина волны дифракционного максимума первого порядка,
где d — ширина щели, L — расстояние от дифракционной решетки до экрана, l — расстояние от центра щели на экране до соответствующего дифракционного максимума.
В работе источником света служит узкая щель в экране прибора для измерения длины световой волны
Порядок выполнения работы.
Включите лампу и расположите ее за экраном со щелью
Установите экран на расстоянии L = 45-50 см от дифракционной решетки. Измерьте расстояние L 3 - 5 раз, рассчитайте среднее значение <L>. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
3. Посмотрите на щель в экране через дифракционную решетку, добейтесь изменением взаимного положения экрана и лампы наилучших условий видимости спектра. Спектры должны располагаться параллельно шкале на экране
4. Измерьте расстояния от центра щели на экране до красного lкр и фиолетового lф краев спектра. Эти расстояния измерьте 3- 5 раз справа и слева от щели на экране. Результаты запишите в таблицу.
5. Рассчитайте средние значения: Данные запишите в таблицу.
Данные запишите в таблицу
6. Рассчитайте период d решетки. Запишите его в таблицу.
7. По измеренному расстоянию <lкр> от центра щели на экране до положения красного края спектра и расстоянию <L> от дифракционной решетки до экрана вычислите sin θкр, под которым наблюдается соответствующая полоса спектра.
8. Вычислите длину волны, соответствующую красной границе воспринимаемого глазом спектра.
9. Вычислите длину волны, соответствующую фиолетовой границе воспринимаемого глазом спектра.
10. Рассчитайте абсолютные погрешности измерений расстояний L и l:
11. Рассчитайте относительную и абсолютную погрешности измерений длин волн:
Контрольные вопросы.
Почему нельзя получить геометрический (световой луч), уменьшая до нуля ширину щели?
Если уменьшать ширину щели до размеров, сравнимых с длиной волны, то световой луч не будет далее распространяться по прямой линии, а будет подчиняться законам волновой оптики (будет наблюдаться дифракция)
2. В каком порядке следуют основные цвета в дифракционном спектре? Совпадает ли этот порядок следования цветов в радуге?
Порядок цветов в спектре соответствует расположению цветов в радуге: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.
3. Как изменится характер дифракционного спектра, если использовать дифракционную решетку с периодом, в два раза большим, чем в вашем эксперименте? В два раза меньшим?
Угол отклонения максимума от центра дифракционной картины обратно пропорционален периоду решетки. Из этого следует, что при увеличении периода решетки в два раза полосы станут в два раза уже, а при уменьшении - в два раза шире
Выводы
В лабораторной работе экспериментальным путем с использованием дифракционной решетки получено значение длины световой волны для красной и фиолетовой границ спектра (указать значения) с относительной погрешностью .... (указать полученное значение)%
Суперзадание.
Направьте луч от источника света на рабочую поверхность компакт-диска. Нарисуйте, опишите и объясните наблюдаемую картину в отраженном от компакт-диска свете.
На компакт-диск нанесены лазером "дорожки", размер которых сравним по размерам со значением длины волны света. Они образуют отражательную дифракционную решетку, штрихи которой нанесены по кругу. В результате отражения света наблюдается явлении интерференции и мы видим радужную полосу.
Google Sites
Report abuse