Теоретическая часть работы. Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой распространяется по все возможным направлениям и

Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой распространяется по все возможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину. В точке О поставленного за решеткой экрана разность хода лучей любой цветности будет равна нулю, здесь будет центральный нулевой максимум – белая полоса. В точке экрана, для которой разность хода фиолетовых лучей будет равна длине волны этих лучей, лучи будут иметь одинаковые фазы; здесь будет максимум – фиолетовая полоса – Ф. В точке экрана, для которой разность хода красных лучей будет равна длине их волны, будет максимум для лучей красного света – К. Между точками Ф и К расположатся максимумы всех остальных составляющих белого цвета в порядке возрастания длины волны. Образуется дифракционный спектр. Сразу за первым спектром расположен спектр второго порядка. Длину волны можно определить по формуле:

,

 

Где λ- длина волны, м

φ – угол, под которым наблюдается максимум для данной длины волны,

d – период дифракционной решетки d= 10-5 м,

k – порядок спектра.

Поскольку углы, под которыми наблюдаются максимумы первого и второго порядков не превышают 50, можно вместо синусов углов использовать их тангенсы:

где a – расстояние от центра окна до середины лучей спектра, м;

ℓ - расстояние от дифракционной решетки до экрана, м

Тогда длина волны может быть определена по формуле:

,

Оборудование

Прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка, лампа накаливания.

Ход работы

1. Установите экран на расстоянии 40-50 см от решетки (ℓ).

2. Глядя сквозь решетку и щель в экране на источник света, добейтесь, чтобы по обе стороны от щели были четко видны дифракционные спектры.

3. По шкале на экране, определите расстояние от центра окна до середины фиолетовых, зеленых и красных лучей (a), вычислить длину световой волны по формуле: ,

4. Изменив расстояние от решетки до экрана (ℓ), опыт повторите для спектра второго порядка для лучей того же цвета.

5. Найдите среднее значение длины волны для каждого из монохроматических лучей и сравните с табличными данными.

Таблица Значения длин волн для некоторых цветов спектра

Цвет Длина волны
нм (10-9 м) 10-7 м
Красный Зеленый Фиолетовый 800-620 550-510 450-390 8,0-6,2 5,5-5,1 4,5-3,9

Таблица Результаты измерений и вычислений

Номер спектра Период решетки, d,м Расстояние от решетки до экрана, l, м Расстояние от центра экрана до середины линии спектра, а, м Длина световой волны, λ, м Среднее значение длины световой волны, λ, м
аф аз акр λф λз λкр λф λз λкр
1 2 10-5                    

Вычисления

1. Для спектра первого порядка: k=1 , d= ,1=

аф1= , аз1= , акр1=

Длина волны для спектра первого порядка:

- фиолетового цвета: , λф1=

- зеленого цвета: , λз1=

- красного цвета: , λкр1=

2. Для спектра второго порядка: k=2 , d= ,2=

аф2= , аз2= , акр2=

Длина волны для спектра второго порядка:

- фиолетового цвета: , λф2=

- зеленого цвета: , λз2=

- красного цвета: , λкр2=

3. Среднее значение длин волн:

- фиолетового цвета: , λфср=

- зеленого цвета: , λзср=

- красного цвета: , λкрср=

 

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями

1. Что называется дифракцией света?

2. Что называется дифракционной решеткой?

3. Что называется периодом решетки?

4. Записать формулу периода решетки и комментарии к ней