Лабораторная работа№8 (942611), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

при дифракции на одной щели.

3.1. Включите тумблер "сеть" блока питания и через минуту нажмите кнопку "поджиг". Установите рейтер с пластиной (3) на расстоянии 10 15 см от лазера. Пользуясь регулировочным винтом "державки" пластины, поперечным перемещением, введите в область лазерного луча участок пластины с одной риской (одной щелью). Установите пластину перпендикулярно лучу, направив отраженно луч обратно в выходное отверстие лазера.

3.2. Фотоприемник (4) разместить на конце оптической скамьи, как можно дальше от щели.

3.3. Включите освещение шкалы микроамперметра. Поперечным перемещением фотоприемника подведите его входное окно к центру дифракционной картины. Подберите удобный передел измерения микроамперметра, при котором максимальное отклонение указателя составляет не менее 3 / 4 от шкалы прибора.

3.4. Перекройте входное окно фотоприемника и убедитесь, что указатель микроампера стоит на нуле. Перекройте луч лазера у его выходного отверстия и измерьте фоновый ток .

3.5. Перемещая с помощью винтовой рукоятки фотоприемник вдоль дифракционной картины как в прямом так и в обратном направлениях, снимите зависимость показаний микроамперметра I от координаты фотоприемника X . Результаты измерений запишите в таблицу 1.

3.6. Измерьте расстояние L от пластины (3) до фотоприемника (4).

Исследование распределения интенсивности света

при дифракции на двух щелях.

3.7. Не изменяя расстояния L, поперечным перемещением державки пластины (3) введите в область лазерного луча участок пластины с двумя рисками (двумя щелями). Установите пластину перпендикулярно лучу, направив отраженный луч обратно в выходное окно лазера. Добейтесь того, чтобы световой пучок равномерно освещал обе щели. При этом дифракционная картина будет иметь наилучшую видимость.

3.8. Снимите зависимость показаний микроамперметра I от координаты фотоприемника X , повторив пункты 3.3 и 3.5. Шаг смещения подберите так, чтобы можно было определить положение главных максимумов и добавочных минимумов. Результаты измерений запишите в таблицу 2.

4. Результаты измерений и их обработка

= ... нм.

Расстояние от щели до экрана L = ... мм.

Фоновый фототок … мк .

Таблица 1

Таблица 2

4.1. По результатам таблиц 1 и 2 постройте два графика зависимости фототока как функцию от положения фотоприемника X. (Оба графика построить в одних и тех же координатных осях).

Так как разность пропорциональна интенсивности падающего света, то полученные графики дают распределение интенсивности света в дифракционном спектре.

4.2. Найти отношение - где - интенсивность света в максимуме, например, первого порядка в дифракционной картине от двух щелей, а - интенсивность света от одной щели в той же точке на экране. Это отношение найти для нескольких максимумов. Сравните их между собой.

4.3. На том же графике, пунктиром, нарисуйте качественно зависимость I(x) при дифракции на трех щелях (при неизменном периоде решетки d).

4.4. По графику таблицы 1 определить ширину щели b. Для этого найдите координаты плюс первого и минус первого максимума . Зная расстояние между ними (см. рис. 8.5) и величину L можно найти угол дифракции . Из рис. 8.5 имеем

(8.5)

В виду малости угла

Так как из (8.1) (m = 1), то получим следующую формулу

(8.6)

Рис. 8.5

4.5. По графику таблицы 2 определите период решетки d. Для этого, зная координаты главных максимумов -го порядка (например n = 3 или 4) находим расстояние , между ними (аналогично тому, что изображено на рис. 5). Затем по формуле (8.5) находим угол дифракции (с учетом его малости) , и зная условие главных максимумов (8.3), находим, что

(8.7)

4.6. Рассчитайте погрешности и и запишите окончательные результаты.

5. Дополнительное задание

5.1. Проведите те же измерения, но при наличии собирающей линзы. Постройте графики. Сравните дифракционные картины в присутствии и в отсутствии линзы.

Контрольные вопросы

1. Что такое дифракция? Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля.

2. Что представляет собой дифракционная картина от одной щели?

3. В чем суть метода зон Френеля? Примените его к дифракции на одной щели. Как щель разбивают на зоны Френеля? Чему равна ширина зоны Френеля?

4. Сформулируйте условия минимума и максимума при дифракции на одной щели. Как эти условия связаны с числом зон Френеля?

5. Как будет меняться график распределения интенсивности света при уменьшении ширины щели?

6. Выведите условие главных максимумов для дифракции на двух щелях. Во сколько раз возрастает в этом случае интенсивность света в максимумах по сравнению с интенсивностью света падающего в эти точки от одной щели?

7. Получите условие добавочных минимумов для решетки из двух щелей?

8. Нарисуйте дифракционную картину от двух щелей. Что изменится в ней при увеличении числа щелей, при неизменном периоде решетки d?

9. Почему в данной работе дифракционная картина от двух щелей представляет собой не узкие спектральные линии, а полосы повторяющие сечение пучка лазера?

10. Как изменится дифракционная картина от двух щелей, если, не меняя ширину щелей, уменьшить расстояние между ними?

11. Как изменится дифракционная картина от двух щелей, если уменьшить ширину щели, не меняя период решетки d?

Литература

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Т. 3. М.: Высш. шк. 1979. 6.3.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы