Лабораторный практикум по оптике (стр. 4 )

«Дифракция света»

2. Кнопками изменения параметров установите значения диаметра

отверстия , длину волны согласно своему варианту.

Таблица вариантов 1.

	Номер варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	1,2	1,2	1,4	1,4	1,6	1,6	1,8	1,8	2,0	2,0
	630	400	500	360	450	560	450	400	500	360
	1-3	1-4	1-4	1-5	1-3	1-4	1-5	1-3	1-5	2-5

3. По формуле (1) рассчитайте на каком расстоянии от отверстия должен быть

расположен экран, чтобы были открыты первые зон.

4. Проверьте результаты расчётов на виртуальной модели данной работы и

занесите их в таблицу 1.

5. Сделайте вывод.

Таблица 1.

№№				Расстояние до экрана	В центре картины
теоретическое	опытное

6. Установите значения параметров и согласно вашему варианту

(см. таблицу 2). По формуле (1) рассчитайте, сколько первых зон Френеля

будет открыто для различных длин волн.

7. Результаты расчетов проверьте на виртуальной модели и занесите их в

таблицу 2.

8. Сделайте вывод.

Таблица вариантов 2.

	Номер варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	1,0	1,2	1,4	1,4	1,4	1,6	1,6	1,6	1,8	2,0
	40	60	50	25	35	60	50	40	60	90
	700 500 360	630 450 400	700 630 500	500 400 360	630 500 400	700 500 360	630 450 400	700 630 500	500 400 360	630 500 400

Таблица 2.

№№				Число зон Френеля	В центре карти-ны
теоретическое	опытное

Вопросы к защите работы:

1.  Что называется дифракцией волн? При каком условии она наблюдается?

2.  Сформулируйте принцип Гюйгенса – Френеля.

3.  Каким образом производится разбиение волнового фронта на зоны Френеля?

4.  Докажите закон прямолинейного распространения света.

5.  Выведите формулу, определяющую радиусы зон Френеля.

6.  От чего зависит вид дифракционной картины при дифракции на круглом ответстии? На непрозрачном диске?

Задачи для самостоятельного рещения:

1.  На щель шириной 0,05 мм нормально падает свет с длиной волны 0,7 мкм. Определите угол отклонения лучей, соответствующих первому дифракционному максимуму.

2.  На диафрагму с круглым отверстием радиусом 1,4 мм падает плоская волна . На каком минимальном расстоянии от отверстия должен находиться экран, что в центре дифракционной картины наблюдалось наиболее темное пятно?

3.  На щель шириной 0,1 мм нормально падает свет с длиной волны 0,6 мкм. Экран, на котором наблюдается дифракционная картина, расположен на расстоянии 1 м от нее. Определить расстояние между первыми дифракционными максимумами, расположенными по обе стороны от центрального максимума.

Лабораторная работа № 4

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА

Цель работы: изучение дифракции света на дифракционной решетке.

Оборудование: персональный компьютер

Теоретическое введение

Важное практическое значение имеет дифракция света на дифракционной решетке. Простейшая дифракционная решетка состоит из прозрачных участков, разделенных непрозрачными промежутками. На решетку с помощью собирающей линзы направляют параллельный пучок лучей. Дифракционная картина наблюдается в фокальной плоскости второй собирающей линзы, установленной за решеткой (см. рис 1).

В каждой точке Р на экране соберутся лучи, которые до линзы были параллельны между собой и распространялись под определенным углом к направлению падающей волны. Для того, чтобы в данной точке Р наблюдался дифракционный максимум, разность хода волн, испущенных соседними щелями, должна быть равна целому числу длин волн, т. е. , где - постоянная дифракционной решетки, - целое число.

Это выражение определяет положение главных максимумов в дифракционной картине. Для малых углов справедливо соотношение и тогда:

. (1)

Следует иметь ввиду, что в данном случае имеет место многолучевая интерференция волн, приходящих в данную точку Р от щелей. Поэтому между двумя главными максимумами будет располагаться дополнительных минимума, разделенных дополнительными максимумами, создающими весьма слабый фон. Чем больше щелей имеет дифракционная решетка, тем большее количество энергии пройдет через нее, тем больше минимумов образуется между главными максимумами и, следовательно, более интенсивными и более острыми будут максимумы

(см. рис. 2).

Экспериментальная часть

1. Войдите в программу мультимедийного лабораторного практикума

«Дифракционная решётка»

2. Установите параметры решетки и согласно индивидуальному

варианту. Для указанных длин волн по формуле (1) рассчитайте угол ,

под которым наблюдается максимум первого порядка.

3. Результаты расчетов проверьте на виртуальной модели данной работы и

занесите их в таблицу 1.

Таблица вариантов 1.

№№	Номер варианта
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	100	100	100	100	100	8	8	8	8	8
	50	20	100	20	50	100	100	50	20	50
	600	580	560	540	600	560	570	600	590	570
520	500	480	460	480	500	480	520	470	450
440	400	380	360	360	420	360	400	390	370

Таблица 1.