Лабораторная работа № 4 Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки
Цель работы: измерение длины световой волны для красной и фиолетовой границ спектра с использованием дифракционной решетки с известным периодом.
Приборы и принадлежности: прибор для определения длины световой волны (рис. 237, а), лампа накаливания, дифракционная решетка, штатив.
Расчетная формула
Если смотреть на лампу накаливания сквозь решетку и щель в черном экране, то на экране можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1, 2, 3 и т. д. порядков.
Длина волны дифракционного максимума первого порядка
,
где d — ширина щели, L — расстояние от дифракционной решетки до экрана, l — расстояние от центра щели на экране до соответствующего дифракционного максимума (рис. 237, б)
Порядок выполнения работы
- Установите экран на расстоянии
от дифракционной решетки. Включите лампу и расположите ее за экраном со щелью (см. рис. 237). Добейтесь наилучших условий видимости спектра. - Измерьте расстояние L 3 - 5 раз, рассчитайте среднее значение
. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу. - Измерьте расстояния от центра щели на экране до красного
и фиолетового 
краев спектра. Эти расстояния измерьте не менее 5 раз справа и слева от щели на экране. Рассчитайте средние значения 
и 
. Результаты занесите в таблицу. - Рассчитайте период d решетки. Запишите его в таблицу.
- Вычислите по формуле длину волны для красной
и фиолетовой 
границ спектра. - Рассчитайте относительную и абсолютную погрешности измерений длин волн:
, 
- Запишите значения длин волн и относительной погрешности их измерения.
Таблица измерений и вычислений
|
№ опыта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 - 5 опытов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее |
|
|
|
|
|
|
||||||
Контрольные вопросы
- Почему нельзя получить геометрический (световой луч), уменьшая до нуля ширину щели?
- В каком порядке следуют основные цвета в дифракционном спектре? Совпадает ли этот порядок следования цветов в радуге?
- Как изменится характер дифракционного спектра, если использовать дифракционную решетку с периодом, в два раза большим, чем в вашем эксперименте? В два раза меньшим?
Выводы
Суперзадание.
Направьте луч от источника света на рабочую поверхность компакт-диска. Нарисуйте, опишите и объясните наблюдаемую картину в отраженном от компакт-диска свете.