Проект "Измерение длины световой волны"

Методическая рекомендация к выполнению лабораторной работы

Название работы: Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки.

Оборудование: дифракционная решетка (d = 0,002 мм), лазер, шкала, линейка, экран.

Задание 1.      Ознакомиться с интерференционной картиной

• Лазер расположите у нулевого деления шкалы, дифракционную решетку – примерно в 5 см от лазера (см. рис.1). Наведите луч лазера на дифракционную решетку, чтобы он проходил через ее центр (см. рис.2).

                Рис.1                                          Рис. 2

• Поворачивайте дифракционную решетку так, чтобы на экране максимумы располагались горизонтально (см. рис. 3).

  Рис. 3

Задание 2.      Измерить длину световой волны

• Формула дифракционной решётки:

где d – период решётки, φ – угол направления на максимум, k – номер (порядок) максимума, λ – длина волны.

• Измерьте расстояние b от дифракционной решетки до экрана и расстояние  a между двумя ближайшими максимумами на экране (см. рис. 4).
• Найдите отношение расстояния a между двумя ближайшими максимумами к расстоянию b от дифракционной решетки до экрана.

Рис.4

• Ввиду малости угла ά можно допустить sin ά ≈ tg ά = a/b.
• Вычислите длину световой волны для красного света по формуле n  λ = d sin ά ≈ da/b, где n – порядок спектра; d – постоянная решетки. В опыте используются дифракционные решётки, в которых на каждом миллиметре нанесено 100 или 200 штрихов.

• После проделанной работы ответьте на вопросы для самопроверки:

1. Расскажите об установке для измерения длины световой волны.
2. Как выглядит формула дифракционной решётки? Что обозначает каждая буква в этой формуле?

3.  Почему длину световой волны мы можем вычислить с помощью формулы λ ≈ da/b?

4. Какие дифракционные решётки используются в опыте?

Задание 3 ^[1].       Рассмотреть интерференционную картину                 грампластинки

Дополнительное оборудование: грампластинка (или её часть).

Соберите установку, изображенную на рис. 5.

  Рис.5

• Наводите луч лазера на пластинку до тех пор, пока вы не добьётесь угла направления на максимум (см. рис. 6)., чтобы на экране образовалась чёткая интерференционная картина (см. рис. 7).

  Рис. 6                                             Рис. 7

После проделанной работы ответьте на вопросы для самопроверки:

1. Расскажите об установке, используемой в данном задании.

2. Чем интерференционная картина, полученная от грампластинки отличается от интерференционной картины, полученной с помощью дифракционной решётки?