Измерване на дължината на вълната на светлината, платформа съдържание
Измерване дължини на вълните на светлината
Целта на работата. се запознаят с феномена на светлина дифракция, извършва измервания и изчисляване на дължини на вълните на основните емисионни линии на живачни пари във видимата част на спектъра.
Оборудване. осветители, захранващи блокове. мащаб с прорез, дифракционна решетка.
Описание на метода
Дифракция се нарича огъването на светлина вълна граничи непрозрачно тяло с образуването на смущения енергия преразпределение в различни посоки.
С помощта на дифракция феномен на светлина чрез използване на дифракционната решетка за измерване на дължината на вълната на светлината. решетката на дифракция е система от взаимно успоредни прорези с еднаква ширина, еднакво разстояние един от друг. Разстояние между съседните прорези, равна на (А + В) = г. където В - широчина на междината, а - ширина непрозрачен празнина между прорезите се нарича период на решетката (Фигура 1.).
Когато инцидент на решетка самолет монохроматична светлинна вълна, като всеки точков източник на вторични процепи стане от сферични кохерентни вълни, разпространяващи от решетката във всички посоки. Той призова планарни вълна пред който е равнината, която разделя региона участват в процеса на трептене преминаване вълна, от района на пространството, на които все още не е достигнал трептения вълни и не започна. Ако по пътя на вълните зад решетките сложи обектив събиращи се, на екрана се намира във фокалната равнина на лещата, ще има дифракционна решетка: поредица от ярки ивици, разделени от тъмни интервали. В тази книга, обектива изпълнява ролята на окото на наблюдателя. Средни вълни, разпространяващи се в една посока, като същевременно налага да си пречат взаимно. В резултат на намесата зависи от разликата в пътя, по които тези вълни идват в момент на екрана. Пътят на лъчи от дифракционна решетка на екрана е показано на фиг. 1. Lens "видове" светлинните лъчи в посоки. Тази част от светлина вълна, която преминава през решетка в посока напред (успоредно на оптичната ос на лещата) се събира чрез леща в точката О. В точка М обектив събира на едно място всички паралелни лъчи, представляващи първоначалната посока на ъгъл й. Тук й - на ъгъла на дифракция.
Ако разликата D е равна на вълна пътуване четен брой полувълни (2 ml / 2). дължина на вълната на тези греди достигне точката на наблюдение в една и съща фаза, и намесата на максимума на светлината. От фигура 1, следва, че
Ако добавят лъчи, идващи от различни, но не и от съседни цепки, и по този начин има разликата в пътя, равна на нечетен брой половинки дължини на вълните да възникнат допълнителни минимуми. Тяхното състояние е
където N - общ брой слотове на решетката,
Външно появата на допълнителен минимуми се проявява в това, че дифракционната е широк тъмни ивици, разделени от тесни светли линии основната максимум. Колкото повече ударите съдържа дифракционна решетка, по-тесните получени дифракционни пикове, по-високата решаване способността решетка
където N - общ брой на решетъчни прорези, m - за спектър, когато е разрешена (възприема отделно) спектралните линии на двете дължини на вълните L и L + DL.
Ако не едноцветен пада върху решетката и бяла светлина, всички от най-големите върхове, с изключение на централната, разложен на спектъра, и картината придобива форма, показана на фиг. 2. От (2) е ясно, че тези спектри, червени лъчи са по-отдалечени от центъра от лилаво, т. К. Lc> LF.
определяне схема, показана на фиг. 3. Светлината от източника 1, имащ тясна пролука в случай на лампата 2 3 попада по същество паралелно лъч на дифракционна решетка 5. дифракционен модел се наблюдава око. В този случай, окото проекти светлата линия по скалата на 4, в която дифракционен модел се вижда.
От триъгълник ABC може да се види, че дифракционния ъгъл J за отделните ленти може да се намери от уравнението
където L - разстояние от отвора, за да решетката на дифракция; L - разстояние от максимум нулев порядък (на процепа) на спектрална лента на интерес тук.
1. Включване на осветителното с живачна лампа с линия спектър.
2. Инсталиране на дифракционна решетка, доколкото е възможно от слота, така че ясно се виждаха спектри на първия и втория поръчките. Измерване на разстояние L от отвора на решетката. решетка равнина трябва да бъдат поставени перпендикулярно на светлинните лъчи.
3. Гледайки през решетката върху разреза, измерен по скала на разстояние от средата на процепа, докато виолетовият линия в спектрите на първи и втори ред. Тя трябва да се измери л "и л" (ляво и дясно на разликата). Резултатите от измерването са изброени в таблица.
4. Използване на (2) и (5) определя дължина на вълната виолетови лъчи. Стойността на решетка период г е показан на инсталацията.
5. Изпълнение п. N. 3 и 4 за син, зелен и оранжев светлина. резултати от изчисленията, записани в таблицата. Определя се средно цвят за всяка дължина на вълната
6. Определяне на абсолютната отклонение DL при определяне на дължината на вълната за всеки един цвят
Тук DL- грешка при определянето на позицията на линията, която е равна на деление на скалата на скалата; DL-грешка при определяне на разстоянието от решетката на мащаба на равно разделение линия ниско. Преброяване на грешка при определяне на дължината на вълната на другите цветове е същото.
7. Запис на окончателния резултат за всеки цвят;
8. Изводът обмисля дл за всички цветове еднакво. Сравнете дължини на вълната на масата.
1. Какво е решетката?
2. Какъв е периода на дифракционна решетка, която има 1000 линии се прилагат до 1 мм?
3. Какво е условието за получаване на основната максима на дифракцията на плоски вълни от дифракционна решетка?
4. Какво е главното условие за получаване на минимуми в дифракцията на плоски вълни от дифракционна решетка?
5. Какви са зона на Френел и от които броят на Френел зони зависи монтаж в тесния процеп?
6. Какво е най-висока степен на спектъра от дифракционна решетка на период г = 3,5 mm, ако светлина дължина на вълната L = 600 пМ
7. Как по-голямата интензивност максимуми с увеличаване на броя N на процепи в дифракционните много пропуски?
8. Какво е разлагане на светлината?