Наблюдение дифракционной картины с помощью тонкой

Наблюдение дифракции Фраунгофера при косом падении света на дифракционную решетку; определение эффективного периода решетки

Наблюдение дифракции Фраунгофера при нормальном падении света на дифракционную решетку; определение периода решетки

Порядок выполнения работы

1.1. Установите на нуль микрометрический винт поворотного предметного столика с дифракционной решеткой.

1.2. Используя линейку, измерьте расстояние L от решетки до экрана, данные занесите в таблицу.

1.3. Пользуясь шкалой экрана, измерьте расстояния l от центра нулевого главного максимума до центра n -го главного максимума для n = ± 1; ±2; ±3; ± 4;_± 5. Для каждого значения n вычислите среднее значение l_n. Данные занесите в таблицу. Убедитесь, что расстояния между любыми соседними главными максимумами одинаковы.

1.4. По полученным значениям L и l_{n ср} вычислите тангенсы углов дифракции для максимумов заданных порядков

tg j _max,n = l_{n ср} / L.

По значениям тангенсов определите углы дифракции j _max,n и синусы этих углов, данные занесите в таблицу. Для заданных значений n по формуле (4) рассчитайте период решетки d. Вычислите среднее значение периода d _ср. Результаты вычислений занесите в таблицу.

1.5. Найдите случайную ошибку измерений

.

Коэффициент Стьюдента найдите по таблице для доверительной вероятности Р = 0,95.

Рассчитайте приборную ошибку измерений

.

Найдите абсолютную ошибку измерений по формуле

.

1.5. Вычислите расстояния между главными максимумами по формуле l = l_{n +1} - l_n и сравните с расчетной величиной

.

2.1. Поворачивая предметный столик с помощью микрометрического винта, установите заданное преподавателем значение угла падения лазерного луча b₁ на дифракционную решетку (рекомендуемые значения: b₁ = 30°, b₂ = 45°). Наблюдайте, как при этом изменяются в дифракционной картине количество, расположение, ширина и интенсивность главных максимумов.

2.2. Проверьте, совпадает ли центр нулевого главного максимума с нулевым делением шкалы экрана, если потребуется, то, перемещая экран по направляющему рельсу, совместите центр нулевого главного максимума с нулевым делением шкалы на экране.

2.3. По шкале экрана измерьте расстояния l_{n b} – от центра дифракционной картины до центра n-го максимума для n = ± 1; ±2. Для заданных n рассчитайте среднее l_{n bср}. Данные занесите в табл. 2.

2.4. Для каждой величины l_{n bср}вычислите значения

tg a _max,n = l_{n bср} / L

и соответствующие им углы дифракции a _max,n в радианах. Данные занесите в таблицу 2.

2.5. По формуле d _b a _max,n = n l для заданных n рассчитайте эффективный период d _b. Вычислите среднее значение d _bср.

Сравните экспериментальное значение эффективного периода решетки с расчетным d _b = d cos b. Объясните возможные причины расхождения.

Укажите, как изменились расстояния между главными максимумами l = l_{n +1} - l_n при косом падении света на решетку.

2.6. Проделайте опыты по п.п. 2.1 - 2.5 c большим значением угла b₂.

Таблица 1

Порядок главных максимумов n	ln, м	ln ср,м	tg jmax, n	jmax, n	sin jmax, n	d, м	d ср, м	IN,n, дел.
+1
-1
+2
-2
+3
-3
+4
-4
l =	L =	a =

Таблица 2

Порядок главных максимумов n	ln, м	ln ср, м	tg a max,n	a max,n, рад	d b1, м	d b1ср,м
+1
-1
+2
-2
b1 =	cos b1 =

Таблица 3

Порядок главных максимумов n	ln, м	ln ср, м	tga max,n	a max,n рад	d b2, м	d b2ср, м
+1
-1
+2
-2
b2 =	cos b2 =

Дата добавления: 2015-06-04