Порядок выполнения работы. Теория изучаемого явления

Теория изучаемого явления

Основные теоретические положения и все необходимые для выполнения лабора­торной работы теоретические выкладки обобщены в следующих учебниках:

[1] на стр. 367…377; [2] на стр. 138…146.

[14] на стр. 99…117.

Контрольные вопросы

1. Явление дифракции.

2. Случай дифракции Фраунгофера.

3. Может ли дифракция Фраунгофера наблюдаться без использования линзы?

4. Зависимость распределения освещенности от ширины щели.

5. Как влияет на дифракционную картину размер источника света?

6. Дифракционная решетка: устройство и принцип действия.

7. Уравнение дифракционной решетки.

8. Что такое постоянная решетки? Как влияет значение этой постоянной на ди­фракционную картину?

9. Что такое порядок дифракционного спектра?

10. Разновидности дифракционных решеток.

1. Под наблюдением преподавателя включить лазер 1 и при необходимости провести юстировку оптической схемы. По окончании юстировки положение всех, кроме упоминае­мых ниже особо, оптических элементов схемы должно оставаться постоянным до окончания измерений: разъюстировка хотя бы одного элемента даже на завершающей стадии работы может привести к необходимости проводить все измерения заново. Особенно отметим такую ситуацию, когда факт разъюстировки ни «на глаз», ни «по показаниям» незаметен, а прояв­ляется лишь при обработке результатов.

2. Установить ширину щели 2 такой, чтобы на экране была четко видна картина дифракции с не менее чем 10 максимумами по каждую сторону от нулевого (левое нижнее фото). Снять отсчет ширины щели. Результат занести в протокол измерений.

3. Измерить расстояния:

- по рельсу от щели 2 до экрана 4,

- по экрану от нулевого до некоторого k-го максимума.

Результаты занести в протокол измерений.

4. По данным п. 3 вычислить синус угла между нулевым и k-м максимумами. Результат занести в протокол измерений.

5. Пользуясь выражением , найти длину волны лазерного излучения. Результат занести в протокол измерений.

6. Выполнить операции п. 3 … п. 5 четыре раза для других k. Найти среднее значение . Пользуясь статистикой по пяти результатам, оценить случайную погрешность измерения длины волны.

7. Раскрыв щель 2, установить в пучок дифракционную решетку 3 (правое нижнее фото).

8. Измерить расстояния:

- по рельсу от решетки 3 до экрана 4,

- по экрану от нулевого до некоторого k-го максимума.

Результаты занести в протокол измерений.

9. По данным п. 8 вычислить синус угла между нулевым и k-м максимумами. Результат занести в протокол измерений.

10. Найти постоянную решетки b, пользуясь выражением , где – среднее значение длины, определенное в п. 6. Результат занести в протокол измерений.

11. Выполнить операции п. 8 … п. 10 четыре раза для других k. Найти среднее зна­чение b. Пользуясь статистикой по пяти результатам, оценить случайную погрешность измерения постоянной решетки.

12. Выключить лазер.

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие материалы:

1. Титульный лист (см. Приложение А).

2. Цель и задачу работы.

3. Краткое изложение теории дифракции (как правило, в том объеме, в котором это необходимо для уверенного ответа на контрольные вопросы).

4. Оптическую схему лабораторной установки с расшифровкой ее элементов.

5. Протокол измерений, подписанный преподавателем еще при выполнении лабо­раторной работы и содержащий:

- отсчеты и результаты измерения ширины щели и расстояния от щели до экрана,

- таблицу с номерами максимумов, отсчетами и результатами измерения расстояний между дифракционными максимумами, результатами вычисления синусов углов между дифракци­онными максимумами при еще неизвестной длине волны излучения,

- отсчеты и результаты измерения расстояния от дифракционной решетки до экрана,

- таблицу с номерами максимумов, отсчетами и результатами измерения расстояний между дифракционными максимумами, результатами вычисления синусов углов между дифракци­онными максимумами при уже известной длине волны излучения.

6. Подробные выкладки с результатами вычисления длины волны излучения ис­пользуемого лазера.

7. Подробные выкладки с результатами оценки случайной погрешности измерения длины волны.

8. Подробные выкладки с результатами вычисления постоянной используемой решетки.

9. Подробные выкладки с результатами оценки случайной погрешности измерения постоянной решетки.

10. Выводы по результатам проведенного исследования, включая собственные со­ображения по поводу причин возникновения случайных погрешностей измерения:

- длины волны,

- постоянной решетки.

Дата добавления: 2015-06-04