175 (Практикум по оптике), страница 5

Установленныеположения окуляра и трубы остаются неизменными в продолжение всейработы.Упражнение №1НАБЛЮДЕНИЕ ДИФРАКЦИИ НА ОДНОЙ ЩЕЛИНа оптическую скамью между коллиматором и трубой помещаютштатив с раздвижной щелью. Наблюдают и зарисовывают карандашомдифракционные картины при трех значениях ширины щели: по возможностиболее узкая щель, когда первые минимумы уходят за пределы поля зрениятрубы; щель средней величины и широкая щель — порядка несколькихмиллиметров. Рисунки должны представлять собой «негативноеизображение» дифракционной картины: минимумы оставляют светлыми, амаксимумы заштриховывают тем интенсивнее, чем больше их яркость — этопозволяет передать соотношение интенсивностей в различных максимумах.Упражнение №2НАБЛЮДЕНИЕ ДИФРАКЦИИ НА РАЗЛИЧНЫХРЕШЕТКАХВместо штатива со щелью ставят другой штатив, на которыйпоочередно помещают решетки с двумя, тремя и большим количествомщелей.

Дифракционные картины изучают и зарисовывают, записывая околокаждого рисунка число щелей N решетки. Убеждаются, что в согласии стеорией между соседними главными максимумами располагаются N–1минимумов и, соответственно, N–2 слабых вторичных максимумов.Упражнение №3ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫДлину волны света, излучаемого натриевой лампой, определяют поформулеX max d,Fn(17)вытекающей из (16). Здесь n — порядок максимума (порядковый номермаксимума от центра картины, не считая центральный максимум); F = (27,1 ±0,3) см — фокусное расстояние объектива трубы; d — период решетки,используемой в этом упражнении, который указан на самой решетке.

Дляизмерения координат Хmax максимумов наводят вертикальную нить крестаокуляра поочередно на максимумы первых трех порядков слева и справа отцентрального максимума, делая отсчеты k по окулярному микрометру с25точностью до 0,005 мм и занося их в первые два столбца табл.1. Удобноначать измерения с максимума 3-го порядка, например, слева, и двигаться водном направлении до максимума 3-го порядка справа, как указано в таблицестрелкой; центральный максимум пропускают.

Очевидно, Хmax = |kлев —kпр |/2. Производя расчеты, заполняют остальные столбцы табл.1.Вычисляют среднее значение(в Å или нм), оценивают погрешностиизмерений и с их учетом представляют окончательный результат.Таблица 1Порядокмаксимумаn123Отсчет k по микрометруслевасправаxmaxk лев kпр / 2()Упражнение 4ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА РЕШЕТКИСтавят на штатив решетку с неизвестным значением периода, котороеопределяется по формулеdFn,X max(18)непосредственно вытекающей из (16).

Значение длины волны найдено ранее,а измерения координат максимумов проводятся так же, как в предыдущемупражнении. Результаты измерений и последующих вычислений заносят втаблицу, аналогичную табл.1 с заменой последнего столбца « » на столбец«d (мм)». Вычисляют среднее значение периода решетки, оцениваютпогрешности измерений и с их учетом записывают окончательный результат.Вопросы для самопроверки1. Что такое дифракция света?2. Нарисуйте и прокомментируйте диффракционную схему Фраунгофера,используемую в данной задаче.3. Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.4.

В случае дифракции на одной щели получите, используя метод зонФренеля, условия максимумов и минимумов интенсивности света ивытекающие из них формулы для координат максимумов иминимумов. Нарисуйте график зависимости интенсивности света от26координаты I(x) и объясните, как эта дифракционная картина зависитот ширины щели.5. Запишите и объясните условия главных максимумов в дифракционнойкартине решетки. Выведите формулы для их координат.6. Методом векторных диаграмм выведите условия минимумов вдифракционной картине решетки.7.

Нарисуйте и прокомментируйте распределение интенсивности света(зависимость I(x)) в дифракционной картине решетки.ЛИТЕРАТУРА1. Белов Д.В. Электромагнетизм и волновая оптика.- МГУ, 1994:§§ 25–27, 32, 33, а также ознакомиться с §§ 28, 29.2. Савельев И. В. Курс общей физики: уч. пособие.

в 5 кн. кн. 4.Волны. Оптика.. М. Наука Физматлит, 1998.Глава 5. Дифракция света..§ 5.1 Введение.§ 5.2 Принцип Гюйгенса-Френеля.§ 5.3 Зоны Френеля.§ 5.6 Дифракционная решетка.27.