Согласно теореме Бабине, дифракционная картина от нити и от щели, ширина которой равна диаметру нити, совершенно одинаковы.

Лабораторная работа № 1.

ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ДИФРАКЦИИ СВЕТА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить явления дифракции света и определить длину световой волны с помощью дифракционной решетки.

Краткие теоретические сведения

Явление дифракции

Принцип Гюйгенса-Френеля

Условие максимумов при дифракции на одной щели

Условие минимумов при дифракции на одной щели

Условие максимумов дифракционной решетки

Дифракционная решетка

Теорема Бабине

Ширина дифракционной полосы

Период дифракционной решетки

Экспериментальная часть.

Установка, на которой выполняется данная работа, состоит из источника света (газовый лазер), экрана с отверстием, дифракционной решетки и держателя, в котором можно укрепить либо щель с регулируемой шириной, либо проволочную нить в специальной оправе. Элементы установки располагаются на оптической скамье.

Обращаем внимание на то, что попадание в глаза прямого лазерного пучка опасно для зрения. При работе с лазером его излучение можно наблюдать только после отражения от рассеивающих поверхностей.

Задание 1

Включить лазер (с помощью преподавателя). На дальнем от лазера конце оптической скамьи установит экран с отверстием так, чтобы излучение лазера проходило сквозь отверстие. Между лазером и экраном (на расстоянии y = 100 см от экрана) установить дифракционную решетку так, чтобы ее плоскость была перпендикулярна лучу лазера. При этом на экране должна появиться дифракционная картина. Наложить на экран лист бумаги и отметить положение максимумов интенсивности. Измерив, расстояние между центральным максимумом порядка m = 0 и соседним максимумом первого порядка (m = 1), определить длину волны излучения лазера по формуле .

Расстояние между максимумами m =0 и m=1 порядка x= м,

Расстояние от решетки до экрана y= м,

Период дифракционной решетки d= м,

Длина волны излучения лазера м.

Рассчитать энергию кванта лазерного излучения по формуле = Дж = эВ.

Рассчитать импульс фотона лазерного излучения по формуле = кг·м/с.

Рассчитать массу фотона лазерного излучения по формулам

= кг

= кг.

Задание 2

Установить между лазером и экраном с отверстием (на расстоянии y = 100 см от экрана) держатель с закрепленной в оправе проволочной нитью. Разворотом держателя добиться, чтобы картина была симметричной относительно отверстия экрана. Наложить на экран лист бумаги, проделав отверстие в его центре для входа лазерного луча, и отметить положения дифракционных максимумов на листе.

Согласно теореме Бабине, дифракционная картина от нити и от щели, ширина которой равна диаметру нити, совершенно одинаковы.

Ширина щели, определяемая по барабану микрометрического винта, будет равна диаметру нити.

Задание 3

Убедиться в том, что при изменении ширины щели меняются расстояния между соседними дифракционными максимумами и минимумами на экране.

График зависимости

Вывод: