Ομοσπονδιακό κράτος εκπαιδευτικό ίδρυμα
ανώτερη επαγγελματική εκπαίδευση
"Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο της Σιβηρίας"
Ινστιτούτο Πολεοδομίας, Διοίκησης και Περιφερειακής Οικονομίας
Τμήμα Φυσικής
Αναφορά εργαστηρίου
Μέτρηση του μήκους κύματος του φωτός με πλέγμα περίθλασης
Δάσκαλος
V.S Ivanova
Μαθητική ΠΕ 07-04
Κ.Ν. Dubinskaya
Krasnoyarsk 2009
Σκοπός
Μελέτη περίθλασης φωτός σε μονοδιάστατο πλέγμα, μέτρηση μήκους κύματος φωτός.
Σύντομη θεωρητική εισαγωγή
Ένα μονοδιάστατο πλέγμα περίθλασης είναι μια σειρά διαφανών παράλληλων σχισμών του ίδιου πλάτους a, που χωρίζονται από ίσα αδιαφανή κενά b. Το άθροισμα των μεγεθών των διαφανών και αδιαφανών περιοχών συνήθως ονομάζεται περίοδος ή σταθερά πλέγματος d.
Η περίοδος τριψίματος σχετίζεται με τον αριθμό των γραμμών ανά χιλιοστό n από τη σχέση
Ο συνολικός αριθμός των διαδρομών του πλέγματος N είναι
όπου l είναι το πλάτος της σχάρας.
Το σχέδιο περίθλασης στο πλέγμα ορίζεται ως το αποτέλεσμα αμοιβαίας παρεμβολής κυμάτων που προέρχονται από όλες τις υποδοχές N, δηλ. το πλέγμα περίθλασης εκτελεί παρεμβολή πολλαπλών διαδρομών συνεκτικών ακτίνων φωτός που προέρχονται από όλες τις σχισμές.
Αφήστε μια παράλληλη δέσμη μονοχρωματικού φωτός με μήκος κύματος να προσπίπτει στο πλέγμα. Πίσω από το πλέγμα, ως αποτέλεσμα της περίθλασης, οι ακτίνες θα διαδοθούν σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Δεδομένου ότι οι εγκοπές βρίσκονται στην ίδια απόσταση μεταξύ τους, οι διαφορές διαδρομής Δ των δευτερευόντων ακτίνων που σχηματίζονται σύμφωνα με την αρχή Huygens-Fresnel και προέρχονται από γειτονικές υποδοχές στην ίδια κατεύθυνση θα είναι ίδιες σε ολόκληρη τη διάταξη και ίσες με
Αν αυτή η διαφορά διαδρομής είναι πολλαπλάσιο ενός ακέραιου αριθμού μηκών κύματος, δηλ.
τότε τα κύρια μέγιστα θα εμφανιστούν κατά την παρεμβολή στο εστιακό επίπεδο του φακού. Εδώ m = 0,1,2, … είναι η σειρά των κύριων μεγίστων.
Τα κύρια μέγιστα βρίσκονται συμμετρικά γύρω από το κεντρικό, ή μηδέν, με m = 0, που αντιστοιχούν στις ακτίνες φωτός που πέρασαν από το πλέγμα χωρίς απόκλιση (χωρίς διάθλαση, = 0). Η ισότητα (2) ονομάζεται συνθήκη των κύριων μεγίστων στο πλέγμα. Κάθε σχισμή σχηματίζει επίσης το δικό της σχέδιο περίθλασης. Σε εκείνες τις κατευθύνσεις στις οποίες μια σχισμή παράγει ελάχιστα, θα παρατηρηθούν και ελάχιστα από άλλες σχισμές. Αυτά τα ελάχιστα καθορίζονται από τη συνθήκη
Η θέση των κύριων μεγίστων εξαρτάται από το μήκος κύματος λ. Επομένως, όταν το λευκό φως περάσει μέσα από το πλέγμα, όλα τα μέγιστα, εκτός από το κεντρικό (m = 0), θα αποσυντεθούν σε ένα φάσμα, το ιώδες τμήμα του οποίου θα στραφεί προς το κέντρο του σχεδίου περίθλασης και το κόκκινο μέρος θα είναι προς τα έξω. Αυτή η ιδιότητα ενός πλέγματος περίθλασης χρησιμοποιείται για τη μελέτη της φασματικής σύνθεσης του φωτός, δηλ. ένα πλέγμα περίθλασης μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φασματική συσκευή.
Ας υποδηλώσουμε την απόσταση μεταξύ του μέσου του μηδενικού μέγιστου και του μέγιστου των τάξεων 1,2, ... mth, αντίστοιχα, x 1 x 2 ... x t και την απόσταση μεταξύ του επιπέδου του πλέγματος περίθλασης και της οθόνης - ΜΕΓΑΛΟ. Στη συνέχεια το ημίτονο της γωνίας περίθλασης
Χρησιμοποιώντας την τελευταία σχέση, από την συνθήκη των κύριων μεγίστων, μπορεί κανείς να προσδιορίσει το λ για οποιαδήποτε γραμμή του φάσματος.
ΣΤΟ πειραματική εγκατάστασηυπάρχουν:
S - πηγή φωτός, CL - φακός collimator, S - σχισμή για περιορισμό του μεγέθους της δέσμης φωτός, PL - φακός εστίασης, DR - πλέγμα περίθλασης με περίοδο d = 0,01 mm, οθόνη E - για παρατήρηση του σχεδίου περίθλασης. Τα φίλτρα φωτός χρησιμοποιούνται για να λειτουργούν σε μονόχρωμο φως.
Εντολή εργασίας
1. Τοποθετήστε τις λεπτομέρειες της εγκατάστασης κατά μήκος 1 άξονα με την υποδεικνυόμενη σειρά, στερεώστε ένα φύλλο χαρτιού στην οθόνη.
2. Ενεργοποιήστε την πηγή φωτός S. Τοποθετήστε ένα φίλτρο λευκού χρώματος.
3. Μετράμε την απόσταση L από τη σχάρα μέχρι την οθόνη με ένα χάρακα που είναι προσαρτημένο στην εγκατάσταση.
L 1 \u003d 13,5cm \u003d 0,135m, L 2 \u003d 20,5cm \u003d 0,205m.
4. Σημειώνουμε σε ένα φύλλο χαρτί τα μεσαία σημεία του μηδενός, του πρώτου και άλλων μέγιστων δεξιά και αριστερά του κέντρου. Με τη μέγιστη ακρίβεια, μετρήστε την απόσταση x 1, x 2.
5. Υπολογίστε τα μήκη κύματος που εκπέμπει το φίλτρο.
6. Βρείτε τον αριθμητικό μέσο όρο του μήκους κύματος χρησιμοποιώντας τον τύπο
7. Υπολογίστε το απόλυτο σφάλμα μέτρησης χρησιμοποιώντας τον τύπο
όπου n είναι ο αριθμός των αλλαγών, ɑ είναι το επίπεδο εμπιστοσύνης της μέτρησης, t ɑ (n) είναι ο αντίστοιχος συντελεστής Student.
8. Γράφουμε το τελικό αποτέλεσμα στη φόρμα
9. Συγκρίνετε το μήκος κύματος που προκύπτει με τη θεωρητική τιμή. Καταγράφουμε το συμπέρασμα της εργασίας.
Θέμα: «Μέτρηση του μήκους ενός φωτεινού κύματος με χρήση πλέγματος περίθλασης».
Στόχοι μαθήματος: λάβετε πειραματικά το φάσμα περίθλασης και προσδιορίστε το μήκος κύματος του φωτός χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα περίθλασης.
να καλλιεργήσουν προσοχή, καλή θέληση, ανεκτικότητα στη διαδικασία εργασίας σε μικρές ομάδες.
αναπτύξουν ενδιαφέρον για τη μελέτη της φυσικής.
Τύπος μαθήματος: ένα μάθημα για τη διαμόρφωση δεξιοτήτων και ικανοτήτων.
Εξοπλισμός: μήκη κύματος, οδηγίες OT, οδηγίες εργαστηρίου, υπολογιστές.
Μέθοδοι διεξαγωγής: εργαστηριακή εργασία, εργασία σε ομάδες.
Διεπιστημονικές συνδέσεις: μαθηματικά, πληροφορική Τ.Π.Ε.
Όλη η γνώση του πραγματικού κόσμου
προέρχεται από την εμπειρία και τελειώνει με αυτήν
ΑΛΛΑ.Αϊνστάιν.
Κατά τη διάρκεια των μαθημάτων
ΕΓΩ. Οργάνωση χρόνου.
Μήνυμα για το θέμα και το σκοπό του μαθήματος.
ІІ. 1. Πραγματοποίηση βασικών γνώσεων. Έρευνα μαθητών (Παράρτημα 1).
Εκτέλεση εργαστηριακών εργασιών.
Οι μαθητές ενθαρρύνονται να μετρήσουν το μήκος κύματος του φωτός χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα περίθλασης.
Οι μαθητές ενώνονται σε μικρές ομάδες (4-5 άτομα η καθεμία) και μαζί εκτελούν εργαστηριακές εργασίες σύμφωνα με τις οδηγίες. Με τη χρήση πρόγραμμα υπολογιστήΤο Excel κάνει υπολογισμούς και τα αποτελέσματα της εργασίας εισάγονται σε πίνακα (στο πρόγραμμα Word).
Κριτήρια αξιολόγησης:
Η ομάδα που ολοκλήρωσε πρώτη την εργασία λαμβάνει - βαθμολογία 5.
το δεύτερο - βαθμολογία 4.
τρίτο - βαθμολογία 3
Κανόνες ασφάλειας ζωής κατά την εργασία.
Εργαστείτε σε ομάδες υπό την καθοδήγηση δασκάλου.
Γενίκευση και συστηματοποίηση από τους μαθητές των αποτελεσμάτων της εργασίας.
Το αποτέλεσμα της εργασίας εισάγεται σε πίνακα στον υπολογιστή (Παράρτημα 2).
ІІІ.
Συνοψίζοντας. Συγκρίνετε τα ληφθέντα αποτελέσματα με δεδομένα πίνακα. Να συμπεράνω.
Αντανάκλαση.
Όλα έγιναν όπως τα οραματιζόμουν;
Τι έγινε καλά;
Τι πήγε στραβά?
Τι ήταν εύκολο να γίνει και τι αποδείχτηκε απροσδόκητα δύσκολο;
Η εργασία σε μια μικρή ομάδα με βοήθησε ή δημιούργησε επιπλέον δυσκολίες;
VI. Εργασία για το σπίτι.
Καταθέστε μια εργασία.
Επαναλάβετε το θεωρητικό υλικόμε θέμα "Παρεμβολή και περίθλαση φωτός".
Φτιάξτε ένα σταυρόλεξο με θέμα «Ιδιότητες ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων».
Προσθήκη 1
1. Τι είναι το φως;
2. Από τι αποτελείται το λευκό φως;
3. Γιατί το φως ονομάζεται ορατή ακτινοβολία;
4. Πώς να αποσυνθέσετε το λευκό φως σε ένα χρωματικό φάσμα;
5. Τι είναι το πλέγμα περίθλασης;
6. Τι μπορεί να μετρηθεί με ένα πλέγμα περίθλασης;
7. Μπορούν δύο κύματα φωτός διαφορετικού χρώματος, όπως η κόκκινη και η πράσινη ακτινοβολία, να έχουν το ίδιο μήκος κύματος;
8. Και σε ένα περιβάλλον;
Συμπλήρωμα 2
το κόκκινο10 -7 Μ
Πορτοκάλι
10 -7 Μ
Κίτρινος
10 -7 Μ
Πράσινος
10 -7 Μ
Μπλε
10 -7 Μ
Μπλε
10 -7 Μ
Βιολέτα
10 -7 Μ
Θέμα: Μέτρηση του μήκους ενός φωτεινού κύματος.
Σκοπός: μετρήστε το μήκος κύματος του κόκκινου και μωβ λουλούδια, συγκρίνετε τις λαμβανόμενες τιμές με τις πίνακες.
Εξοπλισμός: ηλεκτρικός λαμπτήρας με ίσιο νήμα, μια συσκευή για τον προσδιορισμό μήκος κύματος φωτός.
Σε αυτή την εργασία, χρησιμοποιείται ένα πλέγμα περίθλασης με περίοδο 1/100 mm ή 1/50 mm για τον προσδιορισμό του μήκους ενός φωτεινού κύματος (η περίοδος υποδεικνύεται στο πλέγμα). Είναι το κύριο μέρος της διάταξης μέτρησης που φαίνεται στο σχήμα. Η σχάρα 1 είναι τοποθετημένη στη θήκη 2, η οποία είναι στερεωμένη στο άκρο της γραμμής 3. Στη γραμμή υπάρχει μια μαύρη οθόνη 4 με μια στενή κάθετη σχισμή 5 στη μέση. Η οθόνη μπορεί να κινηθεί κατά μήκος του χάρακα, γεγονός που σας επιτρέπει να αλλάξετε την απόσταση μεταξύ αυτής και του πλέγματος περίθλασης. Υπάρχουν κλίμακες χιλιοστού στην οθόνη και στον χάρακα. Ολόκληρη η εγκατάσταση είναι τοποθετημένη σε τρίποδο 6.
Εάν κοιτάξετε μέσα από τη σχάρα και την υποδοχή στην πηγή φωτός (λάμπα πυρακτώσεως ή κερί), τότε στο μαύρο φόντο της οθόνης μπορείτε να παρατηρήσετε τα φάσματα περίθλασης της 1ης, 2ης, κ.λπ. σειρές και στις δύο πλευρές του η σχισμή.
Ρύζι. ένας
Μήκος κύματοςλ καθορίζεται από τον τύπολ = dsinφ/k , όπουρε - περίοδος τριβήςκ - τη σειρά του φάσματος.φ - τη γωνία με την οποία παρατηρείται το μέγιστο φως του αντίστοιχου χρώματος.
Δεδομένου ότι οι γωνίες στις οποίες παρατηρούνται τα μέγιστα της 1ης και 2ης τάξης δεν υπερβαίνουν τις 5°, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει τις εφαπτομένες τους αντί για τα ημίτονο των γωνιών. Από το σχήμα φαίνεται ότιtgφ = b/a . Απόστασηένα μετράται κατά μήκος του χάρακα από τη σχάρα μέχρι την οθόνη, την απόστασησι - στην κλίμακα της οθόνης από τη σχισμή έως την επιλεγμένη γραμμή του φάσματος.
Ρύζι. 2
Ο τελικός τύπος για τον προσδιορισμό του μήκους κύματος είναιλ = db/ka
Σε αυτή την εργασία, το σφάλμα μέτρησης των μηκών κύματος δεν εκτιμάται λόγω κάποιας αβεβαιότητας στην επιλογή του μεσαίου τμήματος του φάσματος ενός δεδομένου χρώματος.
Η εργασία μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τις οδηγίες #2 ή #2
Οδηγία #1
Πρόοδος
1. Ετοιμάστε ένα έντυπο αναφοράς με πίνακα για την καταγραφή των αποτελεσμάτων των μετρήσεων και των υπολογισμών.
2. Συναρμολογήστε τη διάταξη μέτρησης, τοποθετήστε την οθόνη σε απόσταση 50 cm από το πλέγμα.
3. Κοιτάζοντας μέσα από το πλέγμα περίθλασης και τη σχισμή στην οθόνη στην πηγή φωτός και μετακινώντας το πλέγμα στη θήκη, ρυθμίστε το έτσι ώστε τα φάσματα περίθλασης να είναι παράλληλα με την κλίμακα οθόνης.
4. Υπολογίστε το μήκος κύματος του κόκκινου χρώματος στο φάσμα 1ης τάξης δεξιά και αριστερά της σχισμής της οθόνης, προσδιορίστε τη μέση τιμή των αποτελεσμάτων της μέτρησης.
5. Κάντε το ίδιο γιαοι υπολοιποιχρώμαov.
6. Συγκρίνετε τα αποτελέσματά σας μεπινακοειδήςμήκη κύματος.
Οδηγία αριθμός 2
Πρόοδος
Μετρήστε την απόσταση b από το αντίστοιχο χρώμα στο φάσμα πρώτα στη γραμμή αριστερά και δεξιά του κεντρικού μέγιστου. Μετρήστε την απόσταση από το πλέγμα περίθλασης μέχρι την οθόνη (βλ. Εικόνα 2).
Προσδιορίστε ή υπολογίστε την περίοδο τριβής d.
Υπολογίστε το μήκος του φωτός για καθένα από τα επτά χρώματα του φάσματος.
Καταγράψτε τα αποτελέσματα των μετρήσεων και των υπολογισμών στον πίνακα:
σι ,αριστερά,μ
σι , σωστά, μ
σι , μέσος όρος, m
ένα , Μ
Σειρά
φάσμακ
Περίοδος πλέγματος
ρε ,Μ
μετρημένοςλ , nm
fiμωβ
Συνuy
Μπλε
Πράσινοςου
Κίτρινος
Πορτοκάλιου
το κόκκινο
4. Υπολογίστε το σχετικό σφάλμα του πειράματος για κάθε χρώμα χρησιμοποιώντας τον τύπο
Εργαστήριο #6
"Μέτρηση του μήκους ενός φωτεινού κύματος με πλέγμα περίθλασης"
Belyan L.F.,
Καθηγητής Φυσικής
MBOU "Γυμνάσιο Νο. 46"
πόλη Bratsk
Σκοπός:
Συνεχίστε το σχηματισμό ιδεών για το φαινόμενο της περίθλασης.
Μάθετε πώς να προσδιορίζετε το μήκος ενός φωτεινού κύματος χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα περίθλασης με γνωστή περίοδο.
k=-3 k=-2 k=-1 k=0 k=1 k=2 k=3
Εξοπλισμός:
1. Χάρακας
2.Σχάρα περίθλασης
3. Οθόνη με στενή κάθετη υποδοχή στη μέση
4. Πηγή φωτός - λέιζερ (μονόχρωμη πηγή φωτός)
Σχάρα περίθλασης
Ένα πλέγμα περίθλασης είναι μια συλλογή από μεγάλο αριθμό πολύ στενών σχισμών που χωρίζονται από αδιαφανή κενά.
α - το πλάτος των διαφανών λωρίδων
σι - πλάτος αδιαφανών λωρίδων
d = a + b
ρε- περίοδος τριβής
Παραγωγή του τύπου εργασίας:
Το μέγιστο
Σβέτα
ένα
Πλέγμα
Οθόνη
ρε αμαρτία φ = κ λ
επειδή οι γωνίες είναι μικρές
αμαρτία φ = tg φ , τότε
Πίνακας μετρήσεων
Σειρά φάσματος
σε
ένα
Μ
ρε
Μ
Μ
10 -9 Μ
Νυμφεύω
10 -9 Μ
ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ:
1 . =
2. =
3. =
cf =
Τιμές πίνακα:
λ kr = 760 nm
Στην έξοδο, συγκρίνετε τις μετρούμενες τιμές του μήκους κύματος και των πινάκων.
Ερωτήσεις τεστ:
1. Πώς αλλάζει η απόσταση μεταξύ των μεγίστων του σχεδίου περίθλασης καθώς η οθόνη απομακρύνεται από το πλέγμα;
2. Πόσες τάξεις του φάσματος μπορούν να ληφθούν από τα πλέγματα περίθλασης που χρησιμοποιούνται στην εργασία;
ΠΟΡΟΙ:
Η φυσικη. Βαθμός 11. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Charugin V.M.
Εγχειρίδιο για εκπαιδευτικά ιδρύματα.
Βασικά επίπεδα και επίπεδα προφίλ.
http://ege-study.ru/difrakciya-sveta/
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter3/section/paragraph10/theory.html#.WGEjg1WLTIU
Εργαστηριακή εργασία Νο 2 (λύσεις, απαντήσεις) στη φυσική Βαθμός 11 - Προσδιορισμός κύματος φωτός με χρήση πλέγματος περίθλασης
2. Τοποθετήστε την οθόνη σε απόσταση L ~ 45-50 cm από το πλέγμα περίθλασης. Μετρήστε το L τουλάχιστον 5 φορές, υπολογίστε το μέσο όρο
5. Υπολογίστε τους μέσους όρους. Εισαγάγετε τα δεδομένα στον πίνακα.
6. Υπολογίστε την περίοδο d του πλέγματος, σημειώστε την τιμή του στον πίνακα.
7. Με μετρημένη απόσταση
8. Υπολογίστε το μήκος κύματος που αντιστοιχεί στο κόκκινο άκρο του φάσματος που αντιλαμβάνεται το μάτι.
9. Προσδιορίστε το μήκος κύματος για το ιώδες άκρο του φάσματος.
10. Να υπολογίσετε τα απόλυτα σφάλματα στη μέτρηση των αποστάσεων L και l.
L = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
l = 0,0005 m + 0,0005 m = 0,001 m
11. Να υπολογίσετε τα απόλυτα και τα σχετικά σφάλματα στη μέτρηση των μηκών κύματος.
Απαντήσεις σε ερωτήσεις ασφαλείας
1. Εξηγήστε την αρχή λειτουργίας ενός πλέγματος περίθλασης.
Η αρχή λειτουργίας είναι η ίδια με αυτή των πρισμάτων - η εκτροπή του μεταδιδόμενου φωτός σε μια ορισμένη γωνία. Η γωνία εξαρτάται από το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός. Όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία. Είναι ένα σύστημα πανομοιότυπων παράλληλων σχισμών σε μια επίπεδη αδιαφανή οθόνη.
Κάντε κλικ για μεγέθυνση
2. Να αναφέρετε τη σειρά των βασικών χρωμάτων στο φάσμα περίθλασης;
Στο φάσμα περίθλασης: βιολετί, μπλε, κυανό, πράσινο, κίτρινο, πορτοκαλί και κόκκινο.
3. Πώς θα αλλάξει το φάσμα περίθλασης εάν χρησιμοποιήσετε ένα πλέγμα με περίοδο 2 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στο πείραμά σας; 2 φορές μικρότερο;
Το φάσμα στη γενική περίπτωση είναι η κατανομή συχνότητας. Η χωρική συχνότητα είναι το αντίστροφο της περιόδου. Ως εκ τούτου, είναι προφανές ότι ο διπλασιασμός της περιόδου οδηγεί σε συμπίεση του φάσματος και η μείωση του φάσματος οδηγεί σε διάταση του φάσματος κατά το ήμισυ.
Συμπεράσματα: ένα πλέγμα περίθλασης σας επιτρέπει να μετρήσετε με μεγάλη ακρίβεια το μήκος ενός φωτεινού κύματος.
Σκοπός: Προσδιορίστε το μήκος κύματος του φωτός χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα περίθλασης.
Εξοπλισμός:
1. Συσκευή για τον προσδιορισμό του μήκους ενός φωτεινού κύματος, που αποτελείται από χάρακα, πλάκα με πλέγμα περίθλασης και κινητήρα με σχισμή.
2. Τρίποδο.
3. Μια λάμπα ηλεκτρικού για τάση 42 V σε φυσίγγιο.
Όπως γνωρίζετε, το φως είναι Ηλεκτρομαγνητικά κύματα, που χαρακτηρίζονται από το μήκος κύματος του φωτός. Ένα πλέγμα περίθλασης χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό του φωτός από το φως με διαφορετικά μήκη κύματος φωτός με ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος ή, όπως λένε, για την αποσύνθεση του φωτός στα φασματικά του συστατικά. βάση της εργασίας κιγκλίδωμαείναι τα φαινόμενα περίθλασης και παρεμβολής του φωτός, και είναι η κυματική φύση του φωτός που οδηγεί στην εμφάνιση των δύο παραπάνω φαινομένων.
Περίθλαση είναι η απόκλιση της διάδοσης του φωτός από ένα ευθύγραμμο σε μια περιοχή όπου, αν το φως διαδίδεται ευθύγραμμα, θα έπρεπε να υπήρχε μια σκιά.
Η παρεμβολή είναι το άθροισμα των φωτεινών δεσμών, που οδηγεί στο σχηματισμό φωτεινών και σκοτεινών ζωνών.
Περίθλαση.Η περίθλαση συμβαίνει όταν το φως περνά μέσα από ένα διαφανές υλικό που έχει αδιαφανή μικρά εμπόδια ή μέσα από μικρές οπές σε ένα αδιαφανές υλικό.
Υπάρχουν δύο τύποι περίθλασης: περίθλαση σε παράλληλες δέσμες φωτός ή Περίθλαση Fraunhoferκαι περίθλαση σε μια αποκλίνουσα δέσμη φωτός - Περίθλαση Fresnel. Στην πρώτη περίπτωση, για να παρατηρήσετε το σχέδιο περίθλασης, είτε ακτίνες ηλίου, τα οποία είναι παράλληλα, ή δημιουργούν μια παράλληλη δέσμη φωτός χρησιμοποιώντας το απλούστερο οπτικό σύστημα - έναν κυρτό φακό. Στη δεύτερη περίπτωση, χρησιμοποιείται μια σημειακή πηγή φωτός, για παράδειγμα, ένας λαμπτήρας με μικρές σπειροειδείς διαστάσεις.
Το σχήμα 1 δείχνει το σχήμα παρατήρησης περίθλασης Fraunhofer. ένας.
Εικ.1. Περίθλαση Fraunhofer.
Στην περίπτωση της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός, μια παράλληλη δέσμη ακτίνων που σχηματίζεται από τον φακό 1, που διέρχεται από μια στρογγυλή οπή σε μια αδιαφανή οθόνη 1 και μέσω ενός φακού εστίασης 2, θα πρέπει να συγκλίνει σε ένα σημείο. Ωστόσο, λόγω της περίθλασης στην οθόνη 2, προκύπτει ένα σύνθετο σχέδιο περίθλασης, που αποτελείται από εναλλασσόμενους φωτεινούς και σκοτεινούς δακτυλίους.
Παρέμβαση. Στο παρέμβασημήκη κύματος φωτός με το ίδιο μήκος κύματος ενίσχυσηο ένας τον άλλον όταν φτάνουν σε ένα σημείο παρατηρήσεις στην ίδια φάση, και αποδυναμώνωο ένας τον άλλον όταν έρχονται σε αντίθετη φάση . Η ουσία του φαινομένου της παρεμβολής εξηγείται στο Σχ.2.
Ρύζι. 2. Παρεμβολές από 2 πηγές.
Οι σημειακές πηγές φωτός Β 1 και Β 2 βρίσκονται σε απόσταση t μεταξύ τους. Οι ταλαντώσεις του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου συμβαίνουν σε αυτά τα σημεία της ίδιας φάσης. Παρεμβολές (δηλαδή πρόσθεση ή αφαίρεση ταλαντώσεων) παρατηρούνται στα σημεία Α και Γ σε μια οθόνη που βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση L σε σύγκριση με τα t και l. Στην οπτική, έχει διαπιστωθεί ότι για τη μέγιστη ενίσχυση των κυμάτων, η διαφορά διαδρομής (δηλαδή, η διαφορά στις αποστάσεις από τις πηγές έως το σημείο παρατήρησης) πρέπει να ικανοποιεί την προϋπόθεση:
και για μέγιστη εξασθένηση κύματος:
Οπου nείναι ακέραιος αριθμός.
Από το Σχ. 2 είναι δυνατό να προσδιοριστεί η διαφορά διαδρομής. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τις προηγούμενες ισότητες, μπορεί να ληφθεί ότι οι φωτεινές λωρίδες βρίσκονται σε απόσταση από το σημείο Α, η απόσταση μεταξύ των ανοιχτόχρωμων λωρίδων και οι σκούρες λωρίδες βρίσκονται μεταξύ των ανοιχτόχρωμων. Προφανώς, στο σημείο Α, η διαφορά διαδρομής είναι μηδέν και σε αυτό το σημείο παρατηρείται η προσθήκη κραδασμών από πηγές φωτός Β 1 και Β 2
Σχάρα περίθλασης. Ονομάζεται μια σειρά από διαφανείς σχισμές που χωρίζονται με αδιαφανείς ταινίες κιγκλίδωμα. Το σχέδιο περίθλασης που έλαβε χώρα σε μια σχισμή κατά τη χρήση πλέγματος περίθλασης γίνεται πιο περίπλοκο, καθώς, εκτός από περίθλασησε κάθε σχισμή υπάρχει επίσης παρέμβασηκύματα φωτός από τις σχισμές, που μπορούν να θεωρηθούν ως πηγές φωτός. Στην οθόνη εμφανίζονται τα μέγιστα και ελάχιστα φωτεινά, με τα κύρια μέγιστα να εμφανίζονται στην τιμή της γωνίας ι, ικανοποιώντας τη σχέση , όπου η περίοδος τριψίματος είναι ίση με το άθροισμα του πλάτους της σχισμής και της λωρίδας. Η θέση του 1ου μέγιστου στο καθορίζεται από την έκφραση
Από το (1) φαίνεται ότι για ένα δεδομένο πλέγμα περίθλασης, οι θέσεις του 1ου μέγιστου για διάφορα μήκητα κύματα είναι διαφορετικά: όσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος του φωτός, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία απόκλισης του παρατηρούμενου μέγιστου από την κατεύθυνση της προσπίπτουσας δέσμης φωτός.
Πρόγραμμα εργασίας
Το σχήμα της συσκευής φαίνεται στο Σχ.3.
Εικ.3. Μια συσκευή για τον προσδιορισμό του μήκους κύματος.
1. Ανάψτε τη λάμπα.
2. Κοιτάζοντας μέσα από το πλέγμα περίθλασης, στρέψτε τη συσκευή προς τη λάμπα έτσι ώστε το νήμα της λάμπας να είναι ορατό μέσα από την υποδοχή του κινητήρα. Στο μαύρο φόντο του κινητήρα, και στις δύο πλευρές του μηδενός, θα πρέπει να είναι ορατά τα φάσματα περίθλασης που αποτελούνται από ζώνες. διαφορετικό χρώμα. Εάν οι ράβδοι δεν είναι παράλληλες με την κλίμακα, αυτό σημαίνει ότι το νήμα δεν είναι παράλληλο με τις ράβδους στη σχάρα. Σε αυτήν την περίπτωση, είτε το πλέγμα περίθλασης είτε ο λαμπτήρας πρέπει να περιστραφούν ελαφρά. Στερεώστε τη συσκευή.
3. Προσδιορίστε την απόσταση από την υποδοχή του κινητήρα (μηδέν) έως την κόκκινη μπάρα στα αριστερά της ζυγαριάς.
4. Προσδιορίστε την απόσταση από την υποδοχή του κινητήρα (μηδέν) έως την κόκκινη μπάρα στα δεξιά της ζυγαριάς. Γράψτε αυτή την τιμή στον πίνακα.
5. Προσδιορίστε τη μέση τιμή της απόστασης από την κόκκινη ζώνη χρησιμοποιώντας τον τύπο:
Γράψτε αυτή την τιμή στον πίνακα.
6. Προσδιορίστε την απόσταση από το κενό στον κινητήρα (μηδέν) έως τη μωβ λωρίδα στα αριστερά της ζυγαριάς. Γράψτε αυτή την τιμή στον πίνακα.
7. Προσδιορίστε την απόσταση από την υποδοχή του κινητήρα (μηδέν) έως τη μωβ λωρίδα στη δεξιά πλευρά της ζυγαριάς. Γράψτε αυτή την τιμή στον πίνακα.
8. Προσδιορίστε τη μέση τιμή της απόστασης από τη μωβ ζώνη χρησιμοποιώντας τον τύπο:
Γράψτε αυτή την τιμή στον πίνακα.
9. Προσδιορίστε την απόσταση από το πλέγμα περίθλασης στον κινητήρα. Γράψτε αυτή την τιμή στον πίνακα.