Определение длины световой волны с помощью прозрачной дифракционной решетки

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

[pic 1]

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургский горный университет

Кафедра общей и технической физики

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 4

По дисциплине                 Физика        

                (наименование учебной дисциплины, согласно учебному плану)        

Тема работы                Определение длины световой волны с помощью прозрачной дифракционной решетки        

Выполнил студент гр.                ТЭ-18                                                Никифор Ю.С.        

                (шифр группы)                        (подпись)                        (Ф.И.О.)        

Проверил

преподаватель                ассистент                                        Аверин И.А.        

                (должность)                        (подпись)                        (Ф.И.О.)        

Санкт-Петербург

2019

1.Цель работы: исследование длины световой волны с помощью прозрачной дифракционной решетки.

2. Краткое теоретическое содержание

а) Явление, изучаемое в работе: дифракция и интерференция излучения.

б) Определение основных физических понятий, объектов, процессов и величин

Интерференция – это явление перераспределения энергии, переносимой волной в результате сложения (наложения) колебаний от двух или нескольких когерентных дискретных источников.

Дифракция – явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий или в более широком смысле – явление, которое проявляет себя как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн.

Дифракционная решетка – это прозрачная пластина с нанесёнными на нее непрозрачными штрихами разной ширины b. Между непрозрачными штрихами имеются прозрачными одинаковые щели шириной a.

Величина, численно равная сумме а – ширина щели и b – ширина непрозрачной части, называется постоянной (периодом) дифракционной решетки (d). Расстояние между серединами соседних щелей.

Оптическая разность хода лучей от соседних щелей

                                        [pic 2]

Условие интерференционного максимума:

Если оптическая разность хода равна целому числу длин волн, то колебания, возбуждаемые в точке обеими волнами, будут происходить в одинаковой фазе, и в этой точке будет наблюдаться интерференционный максимум.

                                [pic 3]

Принцип Гюйгенса – Френеля:

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Разрешающей способностью дифракционной решетки называется величина

[pic 4]

Характеризует возможность раздельного наблюдения двух спектральных линий, имеющих близкие длины волн.

3. Схема установки[pic 5]

1 – ртутная лампа

2 – коллиматор

3 – дифракционная решетка

4 – столик гониометра

5 – зрительная труба

6 – фокальная плоскость

7 – лимба

4.Основные расчетные формулы

1. Длина волны:

, где d – постоянная (период) решетки [мм],  – длина волны [мм], k – порядок дифракции,  – угол [град] [pic 6][pic 7][pic 8]

2. Угол дифракции: