Изучение дифракции на щели

Лабораторная РАБОТА №28

Исследование ДИФРАКЦИИ ОТ ЩЕЛИ, НИТИ и

ОДНОМЕРНой ДИФРАКЦИОННой РЕШЕТКи

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Дифракция на щели

Явление дифракции тяжело именовать обычным. Вправду, один из обычных фактов это прямолинейность распространения света. И вот при содействии световой волны с препятствием наблюдается необычное явление - дифракция.

Но, пожалуй, по сути необычным является как раз прямолинейность распространения плоской световой Изучение дифракции на щели волны: согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждую точку волнового фронта можно рассматривать как источник вторичных когерентных волн (рис. 1) и, казалось бы, в итоге волна должна "разбегаться" во всех направлениях, а не распространяться прямолинейно.

Рис. 1

Но, для случайного направления, определяемого углом Θ, в случае неограниченного (в направлении оси ОY ) фронта всегда найдется Изучение дифракции на щели другая точка на таком расстоянии от первой, что

(1)

Это означает, что в исходящих из этих 2-ух точек лучах колебания происходят в противофазе и лучи погасят друг дружку, и в этом направлении свет распространяться не будет.

Рис. 2

При прохождении волной щели (рис. 2) нелегальными оказываются только несколько направлений, все другие – разрешенными. Несложно убедиться, что Изучение дифракции на щели свет не будет распространяться в направлениях, для которых

(2)

Покажем это для m=1.

Возьмем произвольную точку в верхней половине щели (рис. 2). Для нее найдется "пара"-точка в нижней части на расстоянии b/2 так что разность хода исходящих из этих точек лучей .

(3)

Эти лучи погасят друг дружку, так что Изучение дифракции на щели в направлении под углом Θ1 свет распространяться не будет.

Дифракция от нити

Согласно аксиоме Бабине фраунгоферовы дифракционные картины от дополнительных экранов, получаемые в фокальной плоскости линзы, везде схожи, кроме самого фокуса. Примером дополнительных экранов является препятствие в виде непрозрачной полосы шириной b (нить) и равная ей щель в непрозрачном экране.

Дифракционная решетка

Разглядим, как будет Изучение дифракции на щели распространяться свет от 2-ух источников, расположенных на расстоянии d друг от друга (рис. 3). Если колебания зарядов в источниках происходят в фазе, в направлении "1" свет распространяться будет, но если для угла Θ справедливо этом направлении лучи 2 и 2'; ослабят друг дружку, будет наблюдаться минимум (приложение 1).

Рис. 3

В случае дифракционной решетки источниками Изучение дифракции на щели света являются щели (рис. 4). Как и в случае 2-ух источников, свет будет распространяться в направлениях, для которых производится условие

, (4)

Если же то в этом направлении будет наблюдаться минимум.

Но, тут дело обстоит более трудно - меж главными максимумами появляется еще огромное количество дополнительных минимумов, в итоге чего максимумы станут Изучение дифракции на щели более узенькими, при интерференции лучей от 2-ух источников (приложение 2).

Рис. 4


Выполнение работы

Исследование дифракции на щели

Установите на пути лазерного луча держатель с раздвижную щелью. Ширина щели может изменяться при помощи микрометрического винта.

Установите ширину щели таковой, чтоб размеры дифракционной картины были комфортны для измерения. Для расчета значения ширины щели следует держать в Изучение дифракции на щели голове, что нуль отсчета по барабану, вращением которого меняется ширина щели, смещен, считанное по шкале значение не равно ширине щели. Потому следует действовать так: осторожно вращая барабан (винт) - обусловьте отсчет, отвечающий нулевой ширине щели, отсчет, после которого щель начнет раскрываться изменив его (отсчет), скажем, на 43-деления, мы установим ширину Изучение дифракции на щели щели, равной 43 мкм.

Определите расстояние L меж экраном и щелью. Удостоверьтесь, в выполнении условия наблюдения дифракции Фраунгофера.

Зарисуйте дифракционную картину на миллиметровой бумаге.

Обусловьте расстояние меж 2-мя примыкающими минимумами . Для этого определите расстояние меж симметричными, относительно центра картины, минимумами для довольно огромного значения модуля m (рис. 5) и вычислите Изучение дифракции на щели нужное расстояние по формуле

Обусловьте ширину щели b при помощи выражения (2) и сравните приобретенное значение с показанием на шкале барабана микровинта.

Рис. 5

Значение определяется в предположении малости углов (рис. 5):

Измерение толщины нити

Установите на пути лазерного луча держатель с узкой нитью " неведомого поперечника.

Обусловьте толщину нити, пользуясь предшествующим опытом работы Изучение дифракции на щели.


izuchenie-fokusiruyushih-svojstv-zonnoj-plastinki.html
izuchenie-funkcionirovaniya-organizacii.html
izuchenie-glubinnoj-osnovi-konflikta.html