Описание установки. Схема хода лучей в лабораторной установке для получения дифракционной картины и определения длины световой волны изображена на

Пучок белого света от лампы накаливания падает на узкую щель. Она нужна для того, чтобы вырезать из него лучи, идущие от небольшого участка источника, когерентные друг другу. В случае если источником будет лазер, щель не нужна: атомы лазера светятся согласовано, свет от него когерентен.

Падая на решётку, свет частично проходит через неё прямо, частично отклоняется – дифрагирует. На рисунке показан прямой луч и два луча, отклонённых на угол a симметрично вверх и вниз. Стрелки показывают, что лучи попали в глаз. Обратные продолжения лучей (пунктирные прямые) дают возможность найти те точки на линейке, куда глаз проецирует эти лучи. Вы, естественно, понимаете, что в указанных направлениях хрусталик глаза собрал все лучи, отклонённые на один и тот же угол a. Если для этих лучей выполняется условие максимума (2.3), то все лучи, попадающие в глаз наблюдателя под этим углом, накладываясь, дадут на сетчатке глаза яркий максимум, который наблюдатель воспринимает как яркую полоску, расположенную в одной плоскости со щелью на расстоянии l ₁ или l ₂ по обе стороны от щели (см. рис. 2.2).

Расстояния l ₁ и l ₂ можно измерить по линейке, в которой прорезана щель, а расстояние L между щелью и дифракционной решёткой – по другой линейке, расположенной параллельно лучу. По измеренным длинам можно найти синус угла отклонения, который при малых углах (a < 10°) практически равен тангенсу:

tg a = ,

(2.5)

и при l < 0,2 L длину волны можно вычислять по формуле

.

(2.6)

Здесь á l ñ = (l ₁ + l ₂)/2 – среднее значение отклонений l ₁ и l _2, измеренных для соответствующего цвета.

Выполнение работы

1. Запишите в черновик значение периода d дифракционной решётки.

2. Определите цену деления линеек и запишите в черновик.

3. Установите дифракционную решётку на расстоянии L от щели (по указанию преподавателя). Запишите значение L в табл. 2.1.

Таблица 2.1

4. Включите осветитель.

5. Глядя сквозь решётку на щель, измерьте отклонения l ₁ и l ₂ в спектре первого порядка (k = 1) для каждого из трёх цветов, запишите в табл. 2.1.

6. Повторите измерения по п. 5, ещё для двух расстояний L между решёткой и щелью (значения L задаются преподавателем или лаборантом). Всего получится по 3 измерения для каждого цвета. Обратите внимание: в ячейках для L и k должно стоять только одно число, общее для трёх цветов!

7. Выключите все приборы.

8. Вычислите длину волны в метрах для любой строчки в таблице по Вашему выбору.

9. Представьте результаты измерений на подпись преподавателю. Получив подтверждающую подпись, наведите порядок на рабочем месте.