Опис установки і методу визначення довжини хвилі світла
Як джерело світла в роботі можна використовувати лампу розжарювання з набором світлофільтрів або лазер.
Світлофільтромназивають кольорову скляну пластинку, що пропускає світло з певною довжиною хвилі.
Схематичне зображення ходу променів і конструкції установки, в якій джерелом світла слугує лампа розжарювання, показане на рис. 15.5.
Рис. 15.5.
Світло від лампи S, що розміщена в проекційному фонарі, через набір лінз Л і світлофільтр Ф падає на щілину МN. Щілина виділяє достатньо вузький, практично паралельний пучок променів світла, який падає на дифракційну гратку ДР. Для ока спостерігача, що знаходиться за дифракційною граткою, буде здаватися, що отримані внаслідок дифракції промені виходять із точок A1, А2, А3... екрану МN, розміщеного в площині щілини. Ці точки відповідають максимумам інтерференції першого, другого і третього порядків (k = 0; ±1; ±2; ±3...), для променів, що дифрагували на дифракційній гратці під кутами φ1, φ2, φ3. і розміщені вони симетрично з обох сторін від точкиО, де знаходиться максимум нульового порядку.
Із умови дифракційних максимумів:
,
маємо:
. (6)
Кути дифракції φ, під якими спостерігаються промені,які дифрагували, достатньо малі. Тому можна вважати, що:
. (7)
Із рис. 15.5 маємо:
. (8)
Тоді, із урахуванням формул (8) і (7), рівняння (6) приймає вигляд:
. (9)
Вимірявши за допомогою лінійки на щілині відстань ОАк для вибраних максимумів, за значенням d, що написане на дифракційній гратці, і відстані ОС між граткою і щілиною, за робочою формулою (9) знаходять довжину світлової хвилі λ.
Порядок виконання роботи
1. Встановити на оптичній лаві, на довільних відстанях між ними, проекційний ліхтар з лампою розжарювання S, світлофільтрФ, щілину МN, дифракційну гратку ДР.
2. Установити ширину щілини приблизно 1 мм.
3. Під'єднати шнур живлення проекційного апарату до електромережі напругою 220 В.
4. Поставити тумблер проекційного апарату в положення «ВКЛ».
5. Наблизивши око до дифракційної ґратки, визначити відстань ОАk від нульового максимуму до будь-якого із максимумів k-го порядку (1-го, 2-го, 3-го), користуючись наклеєною на щілину міліметровою шкалою.
6. Лінійкою виміряти відстань ОС від дифракційної ґратки до щілини.
7. Підставити значення d, k, ОАk, і ОС у формулу (9) і вирахувати λ.
8. Таким же чином знайти λ (2–3 рази), змінюючи відстаньОС або при одному значенні ОС, вибираючи максимуми різних порядків. Результати вимірювання і обчислень занести в таблицю.
9. За отриманими значеннями λ знайти середнє значення λсерта визначити абсолютну та відносну похибки вимірювання.
Таблиця
| Світло-фільтр | № п/п | d, м | ОС, м | k | ОАk, м | λ, м | Δλ, м |
| серед. |
Контрольні питання
1. Що таке світло?
2. Пояснити явище інтерференції.
3. Що таке дифракція?
4. Принцип Гюйгенса-Френеля.
5. Умови максимумів і мінімумів інтерференції.
6. Умови дифракційних максимумів та мінімумів на 2-х щілинах.
7. Що таке дифракційна гратка і для чого вона застосовується?
8. Виведення робочої формули.
Лабораторна робота № 16 (26)