Измерение длины волны света с помощью прозрачной дифракционной решётки

Лабораторная работа

по общей физике

на тему:

Оптика

Измерение длины волны света с помощью прозрачной дифракционной решётки

Выполнил:

студент
группы 2012
2 курса
ИСАУ
Стебнев В. В.

Руководитель:
Клименко А.А.

Дубна, 2012

Лабораторная работа №6-2

Измерение длины волны света с помощью прозрачной дифракционной решётки.

Цель работы:

Научится измерять длины волны света с помощью прозрачной дифракционной решётки.

Экспериментальная установка:

Экспериментальная установка состоит из оптической скамьи с набором рейтеров и приспособлений, источника монохроматического излучения (лазера), дифракционной решётки и экрана наблюдений. Принципиальная оптическая схема установки представлена на рис.1.

Рис.1

Монохроматический световой пучок, излучаемый лазером, проходит через дифракционную решётку. Д и на экране Э наблюдают дифракционную картину.

Для определения длины волны лазерного излучения необходимо измерить расстояние L от дифракционной решётки Д до экрана Э и координаты y_m максимумов освещённости на экране. В соответствии с соотношением , длина волны рассчитывается по формуле:

, (1)

или, что равносильно, по формуле:

. (2)

При выводе из формулы (1) мы воспользовались приближением малых углов:

.

Дифракционная решётка, используемая в настоящей работе, изготовлена фотографическим способом и имеет период:

Ход работы:

1) Собрали на оптической скамье установку по схеме показанной на рис.1.

2) Включили лазер и, регулируя положения решётки получили на экране дифракционную картину.

3) Перемещая экран вдоль направления лучей, добились совпадения максимумов освещённости с миллиметровыми делениями экрана, так что бы промежутки между ними y_m-y_m-1 были равны целому числу миллиметров: от 8 до 12 при установке экрана в пределах оптической скамьи или 30-50мм–при вынесенном экране определили наибольший порядок видимого максимума.

4) Измерили расстояние L от решётки до экрана по линейке оптической скамьи, либо рулеткой- при вынесенном экране. Записали координату решётки X_{решетки} по линейке оптической скамьи.

5) Рассчитали длину волны по формуле 1 или 2 для данного положения дифракционной решётки.

6) Передвинули дифракционную решетку на 2-3 см вдоль скамьи и повторите п.п. 3:6 для двух-трех новых положений решетки.

7) Результаты измерений и расчётов занесли в таблицу:

8) Нашли среднее значение по трем-четырем положениям решетки и оценили погрешность по формуле:

Записали результат в виде:

9) Наблюдали дифракционную картинку, даваемую двумерной дифракционной решеткой

.

Рис.2

Из рис.2 следует, что луч лазера, проходя через двумерную дифракционную решетку, отображается на экран в виде n количества точек, расположенных друг от друга на одинаковом расстоянии и более явно выраженных в центре экрана.

Вывод:

В результате выполненной работы мы измерили длину волны света с помощью прозрачной дифракционной решётки.

Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

Институт системного анализа и управления

Кафедра общей физики