Лабораторная работа № 8
Измерение длины световой волны с помощью
Дифракционной решетки
Цель: рассчитать длины волн соответствующие красному, зеленому и фиолетовому цветам спектра.
Оборудование. 1. Прибор для определения длины световой волны. 2. Подставка для прибора. 3. Дифракционная решётка. 4. Лампа с прямой нитью накала в патроне со шнуром и вилкой (общая на всех учащихся).
Краткая теория. Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решётку, вследствие дифракции за решёткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, установленном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину.
d |
b |
a |
φ |
Рис. 1. Получение дифракционного максимума на экране |
Поэтому
(1),
где d =1∙10-5м – период дифракционной решетки;
|
|
т – порядок спектра;
b = 0,5 м – расстояние от диф.решетки до экрана;
аср – расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины полосы.
Положение световых максимумов зависит от длиныволны монохроматического света: чем больше длина волны, тем дальше максимум от нулевого.
Белый свет по составу – сложный. Нулевой максимум для него – белая полоса, а максимумы высших порядков представляют собой набор семи цветных полос, совокупность которых называют спектром соответственно I; II,... порядка).
Порядок выполнения работы
1. Собрать установку для наблюдения дифракции света.
2. Установить на демонстрационном столе лампу и включить её.
3. Смотря через дифракционную решётку, направить прибор на лампу так, чтобы через окно экрана прибора была видна нить лампы.
4. Экран прибора установить на расстоянии b =0,5 м от дифракционной решётки и получить на нём чёткое изображение спектров I и II порядков.
5. Определить расстояние от нулевого деления шкалы экрана до середины, фиолетовой полосы, как слева «ал», так и справа «ап» для спектров I порядка и II порядка.
6. Опыт повторить для зелёной и красной полос спектров I порядка и II порядка.
7. Вычислить среднее расстояние для каждой полосы спектровI порядка и II порядка по формуле .
8. Вычислить по формуле (1) длину волны фиолетового света для спектров I и II порядков, длину волны красного света I и II порядков и длину волны зелёного света I и II порядков.
9. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.
10. Сравнить полученные результаты длин волн с табличными значениями (Таблица 11) и сделать вывод.
|
|
11. Ответить на контрольные вопросы.
Таблица 1
Номер опыта | Период дифракционной решёткиd, м | Порядок спектра m | Расстояние от диф. решётки до экрана b, м | Видимые границы спектра фиолетового света | Видимые границы спектра красного света | Видимые границы спектра зеленого света | Длина световой волны | ||||||||
слева ал, м | справа ап, м | среднее а, м | слева ал, м | справа ап, м | среднее а, м | слева ал, м | справа ап, м | среднее а, м | фиолет. λф, нм | красный λкр, нм | зелёный λз, нм | ||||
1 | 1∙10-5 | 1 | 0,5 | 0,022 | 0,021 | 0,038 | 0.037 | 0,028 | 0,029 | ||||||
2 | 1∙10-5 | 2 | 0,5 | 0,045 | 0.043 | 0.076 | 0.07 | 0.06 | 0.058 |
Контрольные вопросы
1. Что такое дифракция?
2. В каком порядке следуют основные цвета в дифракционном спектре?
3. Какую картину можно наблюдать при помощи источника монохроматического света?
Литература
1. Физика Аксенович Л.А. Ракина Н.Н. Минск «Дизайн ПРО» 2000 г.
2. Жилко В. В. Физика: Учеб. пособие для 11-го класса, Минск 2008 г.