Выполнение упражнения. 1. Установить дифракционную решетку и экран согласно схеме рис

1. Установить дифракционную решетку и экран согласно схеме рис. 6. Расстояние должно быть не менее 20 см.

2. После включения преподавателем лазера, небольшим перемещением дифракционной решетки добейтесь наилучшей четкости дифракционной картины на экране (решетка и экран при этом должны быть перпендикулярны лучу лазера).

3. Измерьте линейкой и запишите в таблицу 1 расстояния X_k для максимумов 1,2,3 порядков и расстояние от решетки до экрана:

Таблица 1

Порядок максимума, k	Xk, м	, м	d, м	l, м	el	Dl, м
1			9,1×10^-6
2
3

4. Рассчитайте по формуле (7) l по данным 1, 2 и 3 порядков. Найдите среднее значение .

5. Оцените максимальные относительную e_l и абсолютную Dl погрешность измерения длины волны по формулам (только для случая к =2):

; .

6. Сравните экспериментально полученное значение с паспортным значением длины волны излучения гелий-неонового лазера (l = 0,6328 мкм). Можно ли объяснить различие между ними (если оно есть) наличием погрешности измерения Dl? Сделайте вывод.

Упражнение 2. Применение дифракции лазерного излучения на непрозрачных мелких частицах для определения их размеров

Оптическая схема установки для наблюдения дифракции на малой круглой непрозрачной частице дана на рис. 7а.

Луч лазера 1 дифрагирует на круглой частице 2 диаметром d и на экране 3 на расстоянии от нее образуется дифракционная картина в виде яркого красного диска, окруженного красными (дифракционными максимумами) и темными (минимумы) концентрическими кольцами (рис. 7а). Графически распределение интенсивности I дифрагированного света на экране представлено на рис. 7б.

а) б)

Рисунок 7. Оптическая схема для наблюдения дифракции на мелких частицах

Согласно теории, условие образования первого дифракционного минимума (первого темного кольца):

. (7)

Отсюда, выражая d и заменяя sinj₁, согласно (2), получим расчетную формулу для определения диаметра частицы:

, (8)

где X₁ - диаметр первого темного кольца.

Полученная дифракционная картина от одной круглой частицы будет слаба на фоне прямого недифрагированного света. Для ее усиления в плоскости 2 вместо одной помещают большее количество таких частиц, дающих одинаковые дифракционные картины, налагающиеся друг на друга на экране 3. В результате сложения интенсивностей контрастность общей картины усиливается, не изменив своей структуры.

Дата добавления: 2014-12-07