ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
77
спектрами, а число n - порядком спектра . Максимум нулевого
порядка остается белым, так как, согласно формуле (6), при n = 0 угол
дифракции ϕ = 0 для всех длин волн λ .
Выполнение работы
Перепишем условие образования максимумов (6)
d
n
λ
ϕ =sin
. (7)
Видно , что синусы углов в спектре данного порядка прямо
пропорциональны длинам волн. Таким образом , длина волны
монохроматического света может быть определена с помощью
дифракционной решетки.
Дифракционная решетка представляет собой стеклянную пластинку,
на которой остро отточенным алмазным острием нанесен ряд
параллельных штрихов с промежутками между ними. Лучшие
дифракционные решетки имеют число штрихов М до 2000 на 1 мм, что
соответствует периоду d = 1/m = 0,0005 мм = 0,5 мкм. Через промежутки
между штрихами свет проходит, сами же штрихи, т.е. места , где стекло
повреждено , являются непрозрачными для световых лучей .
Для определения длины волн монохроматического света
используются гониометры -
приборы , с помощью которых
можно измерять угловые
величины . Схема гониометра с
дифракционной решеткой
приведена на рис.4
Гониометр состоит из
массивного диска М , на краю
которого нанесены деления в
градусах. В центре диска имеется столик , на котором устанавливается
дифракционная решетка Д. Одна из труб К называется коллиматором . Ее
назначение - создать узкий параллельный пучок света . С одной стороны
коллиматор имеет щель , ширину которой можно регулировать. Вторая
труба T представляет зрительную трубу с крестом нитей . Эта труба,
соединенная с круговыми нониусами N
1
и N
2
, может вращаться вокруг оси
диска. Сначала зрительная труба устанавливается так, чтобы в ней было
видно совмещенное с крестом нитей изображение щели . Затем на столик
гониометра помещают дифракционною решетку перпендикулярно к пучку
световых лучей , идущему через коллиматор . При этом в зрительной трубе
на месте изображения щели будет виден дифракционный максимум
нулевого порядка.
По одному из нониусов определяют положение нулевого максимума
ϕ. Поворачивая зрительную трубу, например, вправо, находят
дифракционный максимум первого порядка и показание гониометра
заносят в табл.1. Угол поворота ϕ
1
находится как разность показаний
гониометра в двух положениях - нулевого и первого (по абсолютной
величине ). Такой же дифракционный максимум обнаруживаем и при
К Д М
Т
φ
N
1
N
2
*
S
Рис.4
77
спек тра ми, а число n - порядк ом спек тра. М а к симу м ну левого
порядк а оста ется белы м, так к а к , согла сно форму ле (6), при n = 0 у гол
дифра к ции ϕ = 0 длявсех длинволнλ.
Вы полнение работы
λ
П ерепиш ем у словие обра з ова нияма к симу мов (6) sin ϕ = n . (7)
d
В идно, что сину сы у глов в спек тре да нного порядк а прямо
пропорциона льны длина м волн. Т а к им обра з ом, длина волны
монохроматическ ого света мож ет бы ть определена с помощ ью
дифра к ционной реш етк и.
Д ифрак ционна я реш етк а предста вляет собой стек лянну ю пла стинк у ,
на к оторой остро отточенны м а лма з ны м острием на несен ряд
па ра ллельны х ш трихов с промеж у тк а ми меж ду ними. Л у чш ие
дифра к ционны е реш етк и имею т число ш трихов М до 2000 на 1 мм, что
соответству ет периоду d = 1/m = 0,0005 мм = 0,5 мк м. Ч ерезпромеж у тк и
меж ду ш триха ми свет проходит, са ми ж е ш трихи, т.е. места , где стек ло
повреж дено, являю тсянепроз ра чны ми длясветовы х лу чей.
Д ля определения длины волн монохроматическ ого света
использ у ю тся гониометры -
приборы , с помощ ью к оторы х N2
мож но из мерять у гловы е S К Д М
величины . С хема гониометра с
реш етк ой *
φ
дифра к ционной Т
приведена на рис.4
Г ониометр состоит из N1
ма ссивного диск а М , на к раю
Рис.4
к оторого на несены деления в
гра ду сах. В центре диск а имеется столик , на к отором у ста навлива ется
дифра к ционна я реш етк а Д . О дна изтру б К на з ы вается к оллима тором. Е е
на зна чение - соз да ть у з к ий па ра ллельны й пу чок света . С одной стороны
к оллима тор имеет щ ель, ш ирину к оторой мож но регу лирова ть. В тора я
тру ба T предста вляет з рительну ю тру бу с к рестом нитей. Эта тру ба ,
соединенна яс к ру говы ми нониу са ми N1 и N2 , мож етвра щ а тьсявок ру госи
диск а . С на ча ла зрительна я тру ба у ста на влива ется та к , чтобы в ней бы ло
видно совмещ енное с к рестом нитей из обра ж ение щ ели. За тем на столик
гониометра помещ а ю т дифра к ционною реш етк у перпендик у лярно к пу чк у
световы х лу чей, иду щ ему черезк оллима тор. П ри этом в з рительной тру бе
на месте из обра ж ения щ ели бу дет виден дифра к ционны й ма к симу м
ну левого порядк а .
П о одному изнониу сов определяю т полож ение ну левого ма к симу ма
ϕ. П овора чива я з рительну ю тру бу , на пример, впра во, на ходят
дифра к ционны й ма к симу м первого порядк а и пок а з а ние гониометра
за носят в та бл.1. У гол поворота ϕ1 на ходится к ак ра з ность пок а за ний
гониометра в дву х полож ениях - ну левого и первого (по а бсолю тной
величине). Т а к ой ж е дифра к ционны й ма к симу м обнару ж ива ем и при
