Лабораторная работа по теме: «Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»

Лабораторная работа №11

Тема: «Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки»

Цель: определить длину световой волны красного и фиолетового цвета.

Необходимо знать: понятие длина волны, частота и скорость распространения света.

Необходимо уметь: работать с приборами, делать выводы на основе экспериментальных данных.

Оборудование: прибор для определения длины световой волны, дифракционная решетка, источник света.

Теоретические сведения

Параллельный пучок света, проходя через дифракционную решетку, вследствие дифракции за решеткой, распространяется по всевозможным направлениям и интерферирует. На экране, расположенном на пути интерферирующего света, можно наблюдать интерференционную картину. Максимумы света наблюдаются в точках экрана, для которых выполняется условие:  = n, где  – разность хода волн, n – номер максимума,  - длина световой волны. Центральный максимум называют нулевым; для него  = 0. Слева и справа от него располагаются максимумы высших порядков.

Белый свет по составу – сложный. Нулевой максимум для него – белая полоса, а максимум высших порядков – набор семи цветных полос, совокупность которых называют спектром соответственно 1^го, 2^го, … порядка, причем, чем больше длина волны, тем дальше максимум от нулевого.

Получить дифракционный спектр можно, используя прибор для определения длины световой волны.

Ход работы

1. Установить на демонстрационном столе лампу и включить ее.

2. Смотря через дифракционную решетку, направить прибор на лампу так, чтобы через окно экрана прибора была видна нить лампы.

3. Экран прибора установить на расстоянии 400 мм от дифракционной решетки и получить на нем четкое изображение спектров 1^го и 2 ^го порядков.

4. Определить расстояние от нулевого деления «0» шкалы экрана до середины фиолетовой полосы, как в левую сторону «а_л», так и в правую «а_п», для спектров первого порядка и вычислить среднее значение «а_ср.ф»

а_ср.ф1= (а_л + а_п ) / 2

8. Определить средние величины:

λ_ф= ; λ_кр=

9. Определить погрешности измерений:

абсолютные – Δ λ_ф = |λ_ср.ф.- λ_таб.ф. | ; где λ_таб.ф = 0,4 мкм

– Δ λ_кр = |λ_ср.кр.- λ_таб.кр. | ; где λ_таб.кр = 0,76 мкм

относительные – δ λ_ф = %; δ λ_кр = %

10. Оформить отчет. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

Сделайте вывод по проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Что такое дифракция света?

2. Что такое дифракционная решетка?

3. Определить постоянную дифракционной решетки, если при освещении ее светом с длиной волны 600 нм максимум второго порядка виден под углом 7

4. Определить длину волны, если максимум первого порядка отстоит от нулевого максимума на 36 мм, а дифракционная решетка с постоянной 0,01 мм, находится от экрана на расстоянии 500 мм.

Литература:

1. Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений начального и среднего профессионального образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Мякишев Г. Я. Физика: Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2005. – 366с.