3.2.4. Поворачивая поляризатор через каждые 10°, занести показания индикатора в таблицу.

3.3. Обработка результатов эксперимента.

3.3,1. Рассчитать значения cos и cos² для значений углов лимба поляризатора. Результаты занести в таблицу.

3.3.2. Пользуясь данными таблицы построить график зависимости фототока от квадрата косинуса угла между анализатором и поляризатором.

I (мкА)

, град	cos 	cos ,	I (мкА)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

0.2 0.4 0.6 0.8 1 cos 

4. Контрольное задание.

1. Ознакомиться с материалом лекции 6 и решить соответствующие контрольные задания.

2. Естественный и поляризованный свет.

3. Как нужно расположить оси поляризатора и анализатора, чтобы напряженность поля на выходе анализатора равнялась нулю?

Лабораторная работа 4-02

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

1. Цель работы: ознакомление с дифракцией световых волн на дифракционной решетке, определение длины волны.

2 . Теоретические основы: Дифракционная решетка - периодическая структура, состоящая из большого числа одинаковых параллельных щелей, равноудаленных друг от d



друга (рис.10). Расстояние d называется постоянной дифракционной

р ешетки d=a+b, b – ширина щели, а – ширина перегородки.

Направим на решетку монохроматический пучок  b а

параллельных лучей, падающих перпендикулярно решетке. 

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля, каждую щель можно Рис.10

рассматривать как источник вторичных волн. Для произвольного

направления, характеризующегося углом , разность хода двух соседних лучей (рис.10)

(7.1)

Поскольку все щели находятся друг от друга на одинаковом расстоянии, то разности хода лучей, идущих от двух соседних щелей будут одинаковы для всей дифракционной решетки. Максимумы наблюдаются в тех направлениях, для которых разность хода равна целому числу длин волн,т.е.

(7.2)

Используя формулу (7.2) можно определить длину волны монохроматического излучения, предварительно определив углы , для максимумов соответствующих порядков:

. (7.3)

3. Экспериментальная часть

3.1. Краткое описание экспериментальной установки и оборудования

Установка собирается на оптической скамье. Схема установки представлена на рис.11.

_n

экран

решетка L – расстояние от решетки до экрана.

х

 x_n

_n – расстояние между максимумами

лазер

L

одного порядка

_n - направление на максимум n-го порядка

Рис.11

3.2. Методика проведения эксперимента

3.2.1. Включить лазер. (Выполняется лаборантом).

3.2.2. Установить экран и дифракционную решетку строго перпендикулярно оптической оси лазера.

3.2.3. Измерить расстояние L между плоскостью решетки и экраном

3.2.4. Не изменяя L измерить х_n – расстояния между соответствующими дифракционными максимумами, начиная с первого порядка. Результаты занести в таблицу.

L, м	n	xn	tg  n	 n	sin n	, м	 , м
	1
	2
	3
	Средние значения

3.3. Обработка результатов измерений

3.3.1. По результатам измерений L и х_n определить соответствующие углы (см.рис.11).

.

3.3.2. По формуле (7.3) определить длину волны для каждого из углов. Результаты занести в таблицу.

3.3.3. Рассчитать средние значения и определить погрешность измерений.

4.Контрольное задание

1.Ознакомиться с материалом лекции и решить домашние контрольные задачи на эту тему.

2.Сформулировать принцип Гюйгенса-Френеля.

3. Зная постоянную решетки и длину волны, определить число максимумов для данной решетки.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ФИЗИКЕ КУРС II, ЧАСТЬ 3

1. Волны в упругих средах. Продольные и поперечные волны Уравнение гармонической бегущей волны, ее график, фазовая скорость, длина волны, волновое число (1.1, 1.3).

2. Фронт волны, волновые поверхности, фазовая скорость, волновое уравнение (1.3, 1.4).

3. Принцип суперпозиции волн. Групповая скорость. Энергия бегущей волны. Вектор плотности потока энергии – вектор Умова (1.5, 1.6).

4. Электромагнитные волны. Волновые уравнения. Уравнение плоской гармонической волны (2, 2.1, 2.2).

5. Энергия электромагнитной волны. Поток энергии. Вектор плотности потока энергии – вектор Пойнтинга (2.3).

6. Излучение электрического диполя. Шкала электромагнитных волн (2.4, 2.5).

7. Интерференция света. Монохроматичность и когерентность волн. Расчет интерференции двух волн (3.1.1 – 3.1.3).

8. Методы получения когерентных волн (3.2).

9. Оптическая длина пути и оптическая разность хода (3.3).

10. Интерференция света в тонких пленках. Просветление оптики. Интерферометры (3.4, 3.5).

11. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля (4.1, 4.2).

12. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске (4.3).

13. Дифракция Фраунгофера на одной щели (4.4).

14. Дифракционная решетка (4.5).

15. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга (4.6).

16. Разрешающая способность оптических приборов. Понятие голографии (4.7, 4.8).

17. Взаимодействие света с веществом. Поглощение света. Закон Бугера. Рассеяние света. Закон Релея (6.1 – 6.3).

18. Дисперсия света. Электронная дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия (6.4).

19. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса (6.5).

20. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера (6.6).

21. Двойное лучепреломление. Искусственная оптическая анизотропия. Вращение плоскости поляризации (6.7, 6.8).

22. Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа (7.1 – 7.3).

23. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Законы Стефана-Больцмана и Вина (7.4 – 7.6).

24. Формула Релея-Джинса. «Ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза Планка. Формула Планка. Связь формулы Планка с законами Стефана-Больцмана и Вина (7.7).

25. Фотон. Энергия, масса и импульс фотона. Давление света (8.1, 8.2).

26. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта (8.3).

27. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм электромагнитного излучения (8.4, 8.5).

28. Гипотеза де Бройля. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма материи. Опыт Девиссона-Джермера (9.1).

29. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Невозможность классического задания состояния микрочастиц (9.2).

30. Волновая функция и ее статистический смысл (9.3).

31. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Собственные функции и собственные значения. Свободная частица (9.4, 9.5).

32. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» (9.6).

33. Классический и квантовый осцилляторы (9.7).

34. Модель атома Резерфорда (11.1).

35. Постулаты Бора (11.2).

36. Линейчатый спектр атома водорода (11.3).

37. Атом водорода согласно квантовой механики. Квантовые числа электрона в атоме (11.4).

38. Принцип Паули (11.5).

39. Поглощение, спектральное и вынужденное излучение (12.1).

40. Принцип работы лазера (12.2).