Лабораторная работа по теме: «Измерение длины световой волны» - Световые волны - Оптика

Оборудование: необходимые средства измерения.

Ход урока

В работе для определения длины световой волны используется дифракционная решетка с периодом 1/100 мм или 1/50 мм (период указан на решетке). Она является основной частью измерительной установки, показанной на рис. 85.

Решетка 1 устанавливается в держателе 2, который прикреплен к концу линейки 3. На линейке же располагается черный экран 4 с узкой вертикальной щелью 5 посередине. Экран может перемещаться вдоль линейки, что позволяет изменять расстояние между ним и дифракционной решеткой. На экране и линейке имеются миллиметровые шкалы. Вся установка крепится на штативе 6.

Если смотреть сквозь решетку и прорезь на источник света (лампу накаливания или свечу), то на черном фоне экрана можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1-го, 2-го и т. д. порядков.

Длина волны λ определяется по формуле:

где d - период решетки; k —порядок спектра; φ - угол, под которым наблюдается максимум света соответствующего цвета.

Поскольку углы, под которыми наблюдаются максимумы, 1-го и 2-го порядков, не превышают 5°, можно вместо синусов углом использовать их тангенсы. Из рис. 86 видно, что tgφ = b/a.

Расстояние а отсчитывают по линейке от решетки до экрана, расстояние b - по шкале экрана от щели до выбранной линии спектра.

Окончательная формула для определения длины волны имеет вид:

В этой работе погрешность измерений длин волн не оценивается из-за некоторой неопределенности выбора середины части спектра данного цвета.

Подготовка к проведению работы

1. Подготовьте бланк отчета с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

2. Соберите измерительную установку, установите экран на расстоянии 50 см от решетки.

3. Глядя сквозь дифракционную решетку и щель в экране на источник света и перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры располагались параллельно шкале экрана.

Проведение эксперимента, обработка результатов измерений

1. Вычислите длину волны красного света в спектре 1-го порядка справа и слева от щели в экране, определите среднее значение результатов измерений.

2. Проделать то же для фиолетового света.

3. Сравните полученные результаты с длинами волн красного и фиолетового цвета на цветной вклейке (V, 1).

Контрольный вопрос

Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?

Домашнее задание

п. 72;

Р - 1067.