МУ-О-24 (Волновые свойства света), страница 5

Для любой дифрвкциснпой рсшепги существенно, чтобы вплжзщя повериюсгь посто проколщенил чсрш иее претерпела прострвнственнмс периодические изменения. решспм. которая внпсгп периодические щменсния в амшвпуду волны (например, при чередовании прозрачных и нещ мрачных пр мсжупгов), нюышсгс» ЗЮ сн решен, к тора» внгюит периодические изменения в фазу волны (например, при герепованин выпуклостей и впадин определенной формы н» гюверхности прозрачной шшстинки), нмываепж фаюеой Увн«альным амплитудно-фазсвым лнфракционным преобразователем световых пучков «вляетс» лию». рассмотрим пргктеюпутс идешзизиргмаггную оююмерную рсгпсгку.

Одновер пн дьфрпкцьгамгш решгмкои называется система из дг одинаковьы параллельных щелей и плпском неп(кнрачном »»рвнс, рзспололшгных на рванью ршстояниях друг ат друга. Величиям И вЂ” и г д, называетс» пгхпюявипи (периодом) лифракционной решетки (л . ширина непрозрачного промежутка между спссдними шел»ми; д ширина щели). Пу«гь на дифракциаглпто репкпку О шшыт норнааьно плескал ванга. На экране Э2, установленном в фекальной плоскости вспомогательной линзы Л, можно набиюдагь дифракционную картину лифракцию Фраунгофера (рис. 2.)б). И .ючках »крана, в «сырых с помощью лнгпы собираются волны с углами дифрзкции гр упснлсгасряющими условию Иыпр - (лд„лг = О,!, 2, Э, ..., (2.1) наблюлаютса главные максимумы интенсивности света Число лг называстсв порядком югавного макснмуык Рас.

У 1о. схема лифракции»а омской одномерно» л фракцяанао» 1мпклке В точках экраизь в мпорыс приходят валлы с упзами дифракции им удовлсгмэряккгшми условию ба|игр„= 1 л)„л =1, 2, 3, ..., цьблюгмипая пивные минимумы. Меицт сеем!ними главными максимумами расположены 1)у — 1) добюючвых минимумов в сои. отзетствии с условное г)ямшрь = и —, 1 — 1, 2, ..., Ф - 1, Ф з 1, Ю' «сс целочисленные зиачеияя, кроме «рюлых РЕ !!»ебольший порядок главного максимума 1цезое чисю) опрсделястсл через стиошенне периода решетки г) к длине волны (я)пр < 1): и, к ь и'/1 Длину волли й мпмно лапти»з условия гзмлиых максимумов (2.1Е зиая постоянную г) дифрзкционлой решетки и определив угол Лифракции р.

В смку уэосг» лазерного пучка лифрагирозаииые пучки разных порядков ис псрекрываютс», и поэтому для наблюдения дифракцисиной «артииы на экране Э2 пиша Л ве пуипь Чтобы определить угол дифракции ш-го порядка рю пало иэмерьпь к -расстояние межяу рзшматргмаемым главным максимумом и цмпральцым максимумом 1ш = 0), и Š— расстояние мшкдч Лифраю!ионной рсшю кой и зкрююм. Выразив синус угла через л и Е, дп» лахозююлиз плицы полны ). получим слелуклцгю рм."штлую формулу: 28 сгзинри г( х„г( ю т а+аз ~ (6)2 Выполнение мгспсримезпн. 1.

Дш аыполиени» опытов по дифракции свеи шюдует есгаиить на оптической скамье лазер и экран '.12 для наблюдения днфракциенной картины. 2. Установить дифрвкциоиную решетку О на глппческую окамью мюкду выходным окнам лазера и экраном Э2 (экран мамаю убрать и получить изсбрюкенис иа стене). 3. Васины лазер и, перемешая полставку с цнфракциоиной решеткой вдоль скамыц устмюшпь решетку и» таком расстоаиин, побы иа экране были «идиы трн-четыре главных максимуме хотя бы с олзюй стороны от центрального максимума.

ф Измерить раосппиие Е от дифракционной решепги до экрана. 5. Измерить рассзояниз х между центральным максимумом и максимумами 1 4-го зюрядюж. 6. Опрсделзпь постшшную г( дифрякциониой решкши: «) с помопгью мнцлюкопа с изыерительиой сепгой (установка лабораторной работы О7) нли 6) по лапюрту, прилагаемому к установке (по указанию прсподааатпш). 7. Результаты измерений занести в таблицу (шбл. 2.1).

7ЭГ ч гл П ядмл феи ах з ' 1' 8.!1оаторить опыт еще лля цэух рассюлнвй Е. 9. Дэл капдопз макгииуьза ио формуле (2.2) рассчшюь длину волны )Ч и по формуле небо. медленно изменяйте расстояние меж»у глюсм н отясрсгнем, обраппс вниманио на изменение при этом наблнзлаемой яркости санга н цщпрс огясрстн». Зцаанне 2. Оггргдешггь размеры мелких часпщ с памещые лнщра днфракцнонным ямчодом (днфракция Фраунзефера). Дифракцню от мелких часзмц мопно наблюдюь, если на пути лу ш лазера поставить гзразрачную камеру К с чжтицамн н экран 32.

Д ~я сесиной волны мелкие частицы оргдставлиот собой непрозрачные прпштсзвня шнюлсбие дискон диаметром з( Параметры 3 установки (1, Д Л) гюдсбраны так, полы чисщ гл г(Д4Л( имели значения мыка меньюе елнницы (проверыс!Л по саогвекпбпг лнфракиии Фраулгофера. Днфракцнонное ушнрение (о — (Л(г)— Пм прн этом волн«о. Каждач пз часпег„на кон рую поп»ласт свет, образует свою дифракцнонззую «арпзиу. Эпг картюла на пране Э2 смешаны стносителыю друг друга негиачнтелыю, так «як части. цы, увствуюзцие а дифракцин света, находятся а препелях очень малого ссчени» (Л 1 мм) пучка зизерного ипзучсннн А поскольку частицы расгюлогксны хаотичшхи, нх дифракпнонные картины независюгы и юпснсимюсгь отпельных «аргнл складывщлса на зкрагю 'Я»рифмспмссьм.

Поэтому рсзультнрузсща» «артнна стпюаится яркой и прелсзааыег собой систему черед~юизихщ злирокнх земных н светлмх концентрических кцзщ. Из зтюрин лифракцни изнссзно, по соотношсии», связы»мощно угол дифракцни с диамсзром Ы частицы н донной волны зпдиащсго свез» ) имеют вид: Лля темных (нечетных) колец з(плац -1,22Л; г(ипру — 2.24Щ Иязпрз — 3,24)х (2.3) д»я светлых (четных) колец г(мпрз -(,64Л; И»гира =Хбб); дз(лба =-3,70Л (2.4) (нумерация «олен начзщаеп:я с пераопз темного коаьца) Да» онределония ли»метра з( частиц необходимо знать значение угла дифракцин щ. угол днфракця л грз связан с диаметром г-го темного или сеспюго кольца О; и расстоянием Е между камерой и экраном очевидным ссопкялением гбйл = ОО2Е.

Рхлн О, !ОЕ (проверьж !), то ипйл е гбдч О 72!. Пгопзму ° учетом мхпногаений (2.3) и (2.4) размер частицы можно рассчитать по формуле дг =2ЕЛ вЂ” ', Аг О,' (2.5) где 1; принимает значения 122; 2.24; 3,24 лля нсчепнях темных кгаец (г — 1, 3, 5) н 1,64; 2,68; 3,70 — для четных светлых колец (1 = = 2, 4, 6) соотаетспинно. та Еау.г 32 Вывалвевве эксперимент».

1. Установить камеру К са сееглльяилгыми частичками ликоподия, расположеннымн между двумя стеклянными пластинками, на оптическую скамью на достаточмзм улалснин от экрана Э2 (36546. ). 2. Включить лазер и, перемещая толлеру по вертикали, добил "я пан бгпес четкой дифракциовной картины на экране. Дифракцнониую картину гмрнсовать. 3. Измерить рнсстоанис Е от камеры до экрана 32. Длину свепжой волны Л принять равной 632,8 нм. Погрежносп*ю в измерениях значений Е и Л пренебречь по сравненюо с оюибаой а олре. делении диаметра кольца О, 4. Измерзпь диаметры О, тсыных и светлых колец начиная с первого тсмнопз кольца. За диаметр кольца принять размер его срепней линии Результат измерения занести в таблицу (табл.

2.2). 5. Опыт повторить еще рю лля двух расснпннй 7.. 6. Для кажлого кольца по формуле 72.5) рассчигщь диамюр часгичек и по формуле Š— Лг)г/с), = Г)тЛО,»О,)т ч «5676)т относительную погрснпкю'и измерения; значения ЛО и ЛЕ— оценить самгютоятельно в завнсимосги щ сжюоба гпмереиия. 7.

~айщ среднее тначение И 1 <г)> = — ~г)б Е = Лт»7 <гу >= — ",ГЕг. н и г=! г=» глен — помпе чнсчо итмсрений; Лг)=Ее г)>. Записатьопхч ванда с»=-<г)>льдд. 8. Олвгьчгь гютрслнвюгь результатов измерений, лолучевныл в и. 7, другим способом: Лй.-~р „1 ~',» «г,-~й )'»п»н-.1). г 1 где гл 1 . каоффицгиггты РаспРеделениа Стьюлента лла н измерений и ловеритюн,ной веро|пнастн Р— 0,95. Сравнить рсаультаты оценки Лг). полученные в и. 7 и п. 8.

9. Сравнить с» диаметр часпщ с дчннай волны. Дюна волны Д = 632.8 нм. 10 Доказать, по в опыте иабмолюпсь дифракцня Фраунга- фсра- Рабат» О-24 В. ПОЛ»)РИЗА)В5Я СВЕТА В °, уж р колебания свскпога веюора (вектора напрюкеинасти тлектричаского почв Е в эпекгромм нитной волне) происхоюп па всинпмажным, ио гирпепднку!гтрным лучт, напрпвсниям. Свет называется ипгярнтаеоваын. если нюграююния каюбаиий авеювого векгора в нем каспи-лабо образам упаралачсиы. Вотможны разные вилы повяризации: сват будет типешю-па сритоенлныч если коыбания 33 вектора Е происходят в одном нюраввснни по «сему неблюласмоыу прссзранству.

В»же«ни»сок« паыразавпньой будет волна, в каплей точке псля коюрой «спец ееюора Е оп«сываст ююнпс, н т. д. Пвосюсть, е которой лежат велюр Е и луч (нлв яекюр По«нт«нга), «азывасгся гмоскасюью комбаннй волны, а гнкюкгеть, в коюрой лсюп. веюпр Н н луч, называется юосяогюью ло.ырня»«ю. Линейно-палярюо«люсый свет можно нолучнть нз естественного света с помощью приборов, называемых полярен»лорами. Эти приборы пропуск«от кол»бам«я. параллельные плоскости, называемой птогксстью погырнзгваоро, н по»неон»о нл«ч«сгнчно задерживают колебанью, перпенвзнсулярныс к ной плоскости. После праха«гленна через поляризатор л«гюй»зтюяярюоеплггого света ею интенсивность (о уменьшаете» ест«ясно закону Малюс» до 1 (в соз р, где р угол межау направлением ко»Жаний 2 вектора Е н плоскссгъю повар«»мора (рнс. 3.1).

ПОПЛРЫЭАТОР Р«с. Е1. Псляр зеп «света с помощью пю»у«затер» В лаборатораой работе попользуются деа типа воляр«затсро« действие одного ю нпх. назыюамого ппт»до«сон, основана на велениях двгмного лучепреломленн» н днтронзма: светова» жына, прохолящаа через некпюрые «рнснылы, рюделяется на дю волны. «оторые полностью пояярнзаваны во взаимно перпендикулярных ианраелсниях, а благоллря свойству дихрончнссгн у определенных кр«спщлов одна нз «олн поглощаеил.