Лабораторна робота на тему "Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки"

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

«Визначення довжини світлової хвилі за
допомогою дифракційної решітки»

Мета роботи: Визначити довжину світлової хвилі по положенню головних максимумів в дифракційному спектрі першого порядку.

Прилади і матеріали: електрична лампа з прямою ниткою розжарення; вимірювальна установка з лінійкою 1мм/под. та екраном з поділками; дифракційна решітка (1/100).

ХІД РОБОТИ

Підготовка до експерименту

1.   Розгляньте дифракційну решітку і визначте її період d за формулою

, де N = 100.

2.   Помістіть дифракційну решітку у рамку 1 приладу і закріпіть його в підставці 5 підіймального столика 4, рис.1

Експеримент

3.   Дивлячись крізь дифракційну решітку, спрямуйте прилад на джерело світла так, щоб його було видно через вузьку прицільну щілину щитка 3. При цьому по обидва боки екрану на лінійці видно дифракційні спектри кількох порядків. У випадку похилого положення спектрів поверніть решітку на певний кут до усунення перекосу.
4.   Визначте за допомогою лінійки 2 відстань від дифракційної решітки до шкали рухомого екрана L. Дані занесіть до таблиці 1.
5.   За шкалою на екрані визначіть спочатку відстань l₁ від центра щілини до межі фіолетового кольору спектра першого порядку, розташованого праворуч від щілини, потім відстань  l₂  від центра щілини до межі фіолетового кольору ліворуч від щілини, рис.2. Результати вимірювань занесіть до таблиці 1.

6.   Повторіть дії, описані в п. 3 для межі інших 6-ти кольорів спектра першого порядку.

Таблиця 1

Опрацювання результатів експерименту

7.   Обчисліть середні значення відстаней від щілини до відповідних меж усіх кольорів спекрів першого порядку

8.   Довжину світлової хвилі можна знайти з  рівняння

 Так як  порядок дифракційного спектру k = 1, то , і розрахункова формула матиме вигляд

.

9.   Розрахуйте довжини хвиль для семи кольорів і запишіть їх в таблицю 1.
10. Оцініть відносну похибку експерименту, порівнявши значення довжин хвиль, отриманих у ході експерименту, з табличним значенням:

Аналіз експерименту та висновки

Проаналізувавши результати, зробіть висновок, у якому зазначте:

1) які досліди ви проводили;

2) які співвідношення були підтверджені;

3) які чинники вплинули на точність результатів експерименту.

Контрольні запитання

1. Що таке дифракційна решітка і для чого їх використовують?

2. Які промені дифракційного спектра відхиляються від початкового напряму поширення на більший кут?

Творче завдання

Визначте довжину хвилі світла червоного кольору за дифракційним спект- ром другого порядку. Порівняйте значення довжини хвилі світла червоного ко- льору, отримане в результаті цього експерименту, з тим, що було отримане в ході виконання експериментальної роботи. Запишіть причини розбіжності.