Опис експериментальної установки та виведення робочої формули. Схема експериментальної установки зображена на рисунку 6
Схема експериментальної установки зображена на рисунку 6. Джерелом світа Д є лампа розжарення, від якої промені потрапляють на діафрагму. Отвір діафрагми можна вважати точковим джерелом світла, яке повинно знаходитись у фокусі збиральної лінзи Л1. Тоді промені, що проходять крізь цю лінзу утворюють паралельний пучок світла, який опромінює дифракційну решітку як показано на рисунку. Для отримання чіткої дифракційної картини потрібно на шляху променів, що пройшли крізь решітку, розмістити іншу збиральну лінзу Л2, так щоб екран знаходився у її фокальній площині.
Як видно з рис. 6, синус кута дифракції α можна визначити за формулою
, (6)
де х – координата k-того максимуму освітленості для певної довжини хвилі (кольору світла) дифракційного спектру, F – фокусна відстань другої лінзи.
Тоді довжину світлової хвилі λ, що спричиняє відчуття того чи іншого кольору, згідно формули (3) можна визначити так
. (7)
Хід роботи
1. Закріпити на екрані чистий аркуш паперу.
2. Розмістити на оптичній лаві лінзу Л1 на її фокусній відстані від діафрагми (рис. 6).
3. Розмістити екран на фокусній відстані від лінзи Л2 (рис. 6).
4. Між лінзами встановити дифракційну решітку. На екрані утвориться кольоровий дифракційний спектр. Змінюючи положення решітки, відрегулювати його чіткість та добитися того, щоб на екрані було видно 3-4 головні максимуми освітленості.
|
|
|
5. Записати значення періоду дифракційної решітки d та фокусної відстані другої лінзи F.
6. Позначити олівцем на аркуші паперу, що прикріплений до екрану, по обидві сторони дифракційної картини положення декількох головних максимумів освітленості однакового кольору (колір задається викладачем).
7. Зняти аркуш з екрану та виміряти штангенциркулем віддаль 2х між максимумами однакових порядків.
8. За результатами вимірювань обчислити для максимумів кожного порядку значення координати х та занести їх до таблиці.
Таблиця вимірювань
L = d =
| Порядок k | Середнє значення | ||||
| х, | |||||
| λ, | |||||
| Δλ, |
Обробка результатів вимірювань
1. Обчислити довжину хвилі для кожного порядку за формулою (7). Результати занести до таблиці.
2. Обчислити середнє значення довжини хвилі 
.
3. Оцінити похибку величини, записати кінцевий результат.
Контрольні запитання
1.Яке явище називається дифракцією світла?
2.Що називається фронтом хвилі і хвильовою поверхнею?
3.Сформулювати принцип Гюйгенса.
|
|
|
4.Який вид дифракції називається дифракцією Френеля, а який – дифракцією Фраунгофера?
5.Що таке дифракційна решітка та її період?
6.В чому полягає метод векторних діаграм для знаходження результуючої амплітуди коливань, спричинених хвилями від усіх щілин решітки?
7.Якій умові повинно задовольняти зміщення фаз між коливаннями двох сусідніх щілин, щоб спостерігався дифракційний максимум? Вивести умову головного дифракційного максимуму.
8.Якій умові повинен задовольняти зсув фаз між коливаннями двох сусідніх щілин, щоб спостерігався дифракційний мінімум? Вивести умови дифракційних мінімумів.
Лабораторна робота № 5.5
Перевірка закону Малюса
Мета роботи: порівняти дійсні значення відношень інтенсивностей поляризованого світла, що потрапляє і виходить з аналізатора за різних значень кута поляризації, з їх значеннями згідно закону Малюса.
Теоретичні відомості
(теорію до даної роботи див. також у конспекті лекцій, §6.8)
Як відомо, світло – це електромагнітна хвиля, в котрій у взаємно перпендикулярних напрямках коливаються вектори напруженості електричного ( 
) та магнітного ( 
) полів. Вектори напруженості коливаються у напрямках, перпендикулярних до напрямку поширення хвилі. Світло, в якому коливання вектора (його ще називають світловим вектором) відбуваються лише в одній площині, називається плоскополяризованим. Якщо існує тільки переважний напрямок коливань світлового вектора, то світло називається частково поляризованим.
|
|
|
У природних джерел світла світлові хвилі випромінюються кожним атомом незалежно. Внаслідок цього напрямок коливань вектора (або ) світлової хвилі, залишаючись перпендикулярним до напрямку поширення, весь час змінює своє положення в просторі. Тому природне світло неполяризоване.
Площина, в котрій відбуваються коливання вектора , називається площиною поляризації. У природного світла площин поляризації безліч, у плоскополяризованого – одна.
Явище виділення плоскополяризованого світла з природного або частково поляризованого називається поляризацією світла, а прилади за допомогою яких його здійснюють – поляризаторами. На рис.1 схематично зображено процес поляризації світла, що пройшло крізь поляризатор П (стрілки вказують напрямки коливань світлових векторів ). У цьому випадку площина поляризації співпадає із площиною рисунка. Якщо на поляризатор падає природне світло інтенсивністю Іп, то з нього виходить поляризоване світло інтенсивністю 
.
|
|
|
Відрізнити поляризоване світло від природного можна за допомогою аналізатора, роль якого може виконувати будь-який поляризатор. Його розміщують по ходу поляризованого променя.
Нехай на аналізатор А падає поляризований промінь інтенсивністю І0 (рис. 2). Вектор 
падаючого поляризованого світла коливається під кутом α до площини поляризації аналізатора. Цей вектор можна розкласти на дві складові, одна з яких 
– паралельна до вищевказаної площини (див. рис. 2). Лише ця складова буде пропущена аналізатором, а складова, перпендикулярна до площини поляризації, буде поглинута аналізатором. Оскільки інтенсивність світла пропорційна квадрату амплітуди коливань світлового вектора, то інтенсивність світла І, що пройшло крізь аналізатор, можна визначити за формулою
. (1)
Співвідношення (1) є математичним записом закону Малюса.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 656; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!