402, страница 2

Для каждой сетки определите расстояние x между соседними дифракционными максимумами на экране: измерьте расстояние Xмежду двумя достаточно удалёнными друг от друга максимумами и поделите на число промежутков m между ними (x = X/m == f (№)).4. Измерьте расстояние L от кассеты до экрана. Длина волны лазерауказана на установке.II. Определение периода решёток по изображению, увеличенномус помощью линзы5. Закрепите короткофокусную линзу на небольшом расстоянии отлазера.

Временно удалите кассету с сетками из луча и центрировкой линзы совместите световое пятно, сформированное линзой, сположением луча на экране в отсутствие линзы. Передвигая линзус помощью микрометрического винта, сначала убедитесь, что световое пятно на экране неподвижно, затем переместите линзу какможно ближе к кассете.6. Установите кассету с сетками между лазером и линзой и, перемещая её вдоль оси системы, получите на экране увеличенное изображение одной из сеток.Изображение сетки периодически повторяется в пространстве,поэтому для того, чтобы среди множества репродуцированныхизображений сетки можно было выделить её геометрическое изображение, на одну из сеток наложена тонкая проволочка, т.

е.непериодический объект, изображение которого не репродуцируется. Найдите резкое изображение проволочки; убедитесь, что присмене сеток резкость изображений не нарушается.7. Определите размеры D клеток на экране. Для мелких сеток удобно прижать к экрану дополнительный листок бумаги и отметитьна нём необходимые расстояния.

Проведите измерения для всехсеток, для которых это возможно.9Обратите внимание, что по спектру можно определять размермелкой сетки, который не может быть достаточно точно определёнс помощью линзы, т. к. размер изображения на экране слишкоммал.8. Измерьте расстояния от линзы до сетки (a) и до экрана (b).III.

Исследование эффекта саморепродукции с помощью сеток9. Получите на экране геометрическое изображение сетки. Перемещая линзу с помощью микровинта, определите по нониусной шкале координаты zN плоскостей саморепродукции, соответствующихчёткому изображению сетки на экране.Повторите измерения для других сеток.Для крупных сеток полезно при измерениях строить графикиzN = f (N ), чтобы по формуле (8) рассчитать периоды сеток d реп == f (№).Б.

Исследование решёток мирыВвиду сложности настройки на определённый элемент мирыпредлагается следующий порядок измерения периодов: для одного элемента сначала по саморепродукции, затем по увеличенномуизображению и, наконец, по спектру.1. Рассмотрите миру в отраженном свете. Убедитесь, что самые мелкие решетки расположены внизу. Найдите элемент миры с номером 25 (рис. ??).2.

Установите миру на место кассеты (стекло миры обращено к линзе) таким образом, чтобы на экране было видно резкое увеличенное изображение цифры 25. Перемещая рейтер с мирой перпендикулярно лучу, осветите одну из ближайших сеток (горизонтальнуюили вертикальную). Перемещением миры подведите пятно лазерак центру выбранной решётки и уточните настройку на геометрическое изображение с помощью микровинта.3. Перемещая линзу с помощью микрометрического винта, определите по нониусной шкале координату плоскости, соответствующейизображению миры на экране по законам геометрической оптики,и координаты плоскостей саморепродукции.104.

Верните линзу в положение, соответствующее изображению по законам геометрической оптики. Определите параметры изображения миры на экране; измерьте расстояния от линзы до экрана идо миры.5. Поворотом линзы на рейтере вокруг вертикальной оси выведителинзу из луча и проведите измерения спектра миры.6. Повторите всю серию измерений для миры с номером 20.В.

Обработка результатов1. По результатам измерений спектра рассчитайте период каждой решётки dсп = f (№) по формуле (9), полагая sin ϕ ≈ ϕ ≈ x/L.2. По измерениям с линзой рассчитайте периоды всех сеток d л == Da/b = f (№).3. Постройте графики zN = f (N ); по наклону прямых с помощью (8)рассчитайте периоды сеток dреп = f (№).4.

Сведите результаты измерений d разными методами в единую таблицу и оцените, какой из методов точнее.5. Определите периоды решеток миры тремя способами и рассчитайте число штрихов на мм в выбранных элементах.Контрольные вопросы1. Оцените, на каком расстоянии от экрана до решетки выполняется условие дифракции Фраунгофера.2. Почему в эксперименте получается лишь несколько четких репродуцированных изображений решеток?3. Объясните, как получается выражение для направления на дифракционные максимумы.4.

Объясните, почему изображение проволочной сетки репродуцируется, аизображение одиночной проволочки не репродуцируется.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Кингсеп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А. Основы Физики. — Т. I. Механика, электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая оптика. — М.: Физматлит, 2001. Ч. III, гл.

8, §§ 8.1, 8.2, 8.7.2. Козел С.М., Листвин В.Н., Локшин Г.Р. Введение в когерентную оптику и голографию: Учебно-методическое пособие. — М.: МФТИ, 2001.3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. — Т. IV. Оптика. — М.: Наука, 1980.Гл. IV, § 52.11.