Оптика лабораторный практикум Пермь 2004 удк 53 (07): 378 оптика: лабораторный практикум

Описание установки Схема экспериментальной установки изображена на рис. 4.11. В нее входят осветитель O и измерительный прибор. Сам прибор состоит из двух частей: неподвижной части основания 1 и подвижной части 2. С неподвижной частью прибора жестко связаны коллиматор K (трубка с линзами), дающий параллельный пучок света, дифракционная решетка Д и нониус Н. От постороннего света дифракционная решетка защищена крышкой. С подвижной частью прибора жестко связаны зрительная труба T и лимб 2, шкала которого разделена на 360O. На крышке прибора с правой стороны имеется отверстие, закрытое лупой, с помощью которой отсчитывается угол положения зрительной трубы относительно лимба. Этот отсчет производится следующим образом. Число градусов и десятков минут (каждый градус разделен на 6 частей) определяется положением нуля нониуса относительно нуля основной шкалы, а число единиц минут и половин единиц минут (0,5' = 30") - совпадением делений нониуса с делениями шкалы. Примеры отсчета по шкале прибора приведены на рис. 4.12. В передней части измерительного прибора имеется два винта 3 и 4. Винт 4 освобождает зрительную трубу при перемещении на большие углы, после чего он должен быть затянут, а винт 3 служит для точной доводки зрительной трубы на требуемое положение. Выполнение работы 1. Ознакомиться с установкой, обратив особое внимание на отсчетное устройство. 2. Включив осветитель в сеть, установить нить накала лампы таким образом, чтобы центральный максимум (белая полоса) был наиболее четким. 3. Вращая зрительную трубу вправо и влево (освободить винт 4), рассмотреть вид дифракционных спектров и подсчитать число видимых дифракционных спектров слева и справа от центральной белой полосы. 4. Сделать отсчет лев и пр положений зрительной трубы, соответствующих линиям первого порядка (k =  1) красного цвета слева и справа от центральной полосы (линия 1-го порядка). То же самое выполнить для линий 2-го и 3-го порядков красного цвета (нониусом пользоваться необязательно). Результаты занести в табл. 4.1. Таблица 4.1 Порядок спек- Цвет линии тра Красный Зеленый Фиолетовый лев пр  град  нм ср нм лев пр  град  нм ср нм лев пр  град  нм ср нм 1 2 3 5. По формуле вычислить углы отклонения максимумов для каждого порядка, а по формуле (4.9) определить длину волны света красного цвета и ее среднее значение (усреднение вести по номерам порядка спектра). 6. Повторить измерения и вычисления, указанные в п.п. 4 и 5, для линий фиолетового и зеленого цветов. Занести результаты в табл. 4.1. 7. По формуле (4.18) найти максимальную разрешающую способность изучаемой решетки R. 8. По формуле (4.16) определить угловую дисперсию D для всех измеренных линий спектра какого-нибудь порядка. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Сущность явления дифракции. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера. Условие максимумов и минимумов при дифракции на щели. Дифракционная картина при дифракции на щели. Дифракционная решетка, ее устройство и назначение. Условие положения главных максимумов при дифракционной решетке. Разрешающая способность решетки. Угловая дисперсия дифракционной решетки. Применение дифракционной решетки. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ДИФРАКЦИИ СВЕТА С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ Цель работы: изучить явление дифракции в монохроматическом свете при помощи дифракционной решетки и щели. Приборы и принадлежности: лазер, дифракционная решетка (или щель), измерительная линейка и экран. П р и м е ч а н и е: теоретический материал см. в работе № 4. Описание установки Схема эксперимен­таль­ной установки пред­ста­влена на рис. 5.1, где: 1- оптическая скамья, 2 – ис­точник света - лазер, 3 - рейтер для установки ди­фракционной решетки (или щели) 4; 5 - рейтер для установки экрана 6. Так как в нашем слу­чае в качестве источ­ни­ка света используется ла­зер, дающий коге­рен­т­ный строго параллельный малого сечения пучок света, то в установку нет необходимости вводить линзы, которые обычно ставят впереди и позади дифра­к­ци­он­ной решетки. Диф­ра­кци­онная картина получается четкой и при сравнительно не­боль­шом расстоянии эк­ра­на до диф­рак­ци­он­ной решетки. На рис. 5.2 сплошными линиями по­ка­заны лучи, дающие на экране в ре­зуль­та­те интерференции максимумы, пунк­тир­ны­ми - лучи, дающие минимумы. Выполнение работы 1. Определение длины световой волны лазерного луча 1.1. Ознакомиться с установкой. 1.2. Дифракционную решетку вставить в рамку рейтера 3. 1.3. Включить лазер в сеть. 1.4. Направить луч лазера на дифракционную решетку и, передвигая вдоль скамьи рейтер 3, установить его в таком месте, чтобы дифракционная картина была четкой и, по возможности, занимала бы большую часть шкалы. По шкале произвести отсчет координат хл и хп одномерных максимумов всех порядков слева и справа от нулевого максимума. Результаты занести в табл. 5.1. Таблица 5. 1. d = , L = Поря-док макси- мумов хп хл lk = хп -хл tg к к sin к 1 . . 5 1.6. Измерить с помощью линейки расстояние L между дифракционной решеткой и плоскостью экрана. Выписать с дифракционной решетки значение постоянной решетки d. 1.7. Вычислить расстояние lк между максимумами каждого порядка, а также tg к. Найти к и sin к. Результаты занести в табл. 5.1. 1.8. По формуле (см. 4.9) вычислить длину волны  лазерного луча по данным для каждого порядка максимумов и среднее значение длины волны <>. 1.9. Вычислить угловую дисперсию и разрешающую способность дифракционной решетки для третьего порядка спектра. 2. Определение ширины щели 2.1. В рамку рейтера 3 вместо дифракционной решетки вставить металлическую щель. 2.2. Направляя луч лазера на щель, передвигая рейтер 3 и изменяя ширину щели (если это предусмотрено), добиться четкой дифракционной картины. 2.3. Измерить расстояние между крайними минимумами одного порядка и расстояние L от щели до экрана. 2.4. Вычислить sin к. Так как угол к в этом случае мал, то . 2.5. По формуле (см. 4.8) вычислить ширину щели. Значения  (<>) определены в упражнении 1. Результат занести в табл. 5.2. Таблица 5. 2 Поря-док <> L мини-мума хп хл lk = xп - хл КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ Дифракция света. Принцип Гюйгенса - Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция света на одной щели. Условия максимума и минимума. Как выглядит дифракционная картина от дифракционной решетки? Условия максимума. Как меняется картина с увеличением числа щелей? Сравнить дифракционную картину от решетки в монохроматическом и белом свете. Какими величинами характеризуют качество дифракционной решетки? Что такое угловая (линейная) дисперсия дифракционной решетки. Как ее вычислить? С чем связана необходимость введения “разрешающей силы” дифракционной решетки. Что это такое? ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА САХАРА ПОЛЯРИМЕТРОМ Цель работы: изучить естественное вращение плоскости поляризации. Приборы и принадлежности: поляриметр, трубка для растворов, растворы. Сведения из теории Свет естественный и поляризованный С точки зрения волновой теории свет представляет собой электромагнитные волны, которые являются поперечными, т.е. векторы напряженности электрического и магнитного полей колеблются в направлениях, перпен­ди­ку­ляр­ных направлению распространения луча (угол между направлениями колебаний и также равен /2, рис. 6.1). Так как при взаимодействии света с веществом основную роль играет вектор напряженности электрического поля , то часто его называют световым вектором, и когда говорят о световых колебаниях, то имеют в виду, прежде всего, колебания именно вектора . У естественного света колебания вектора (а следовательно, и ) по всем направлениям (в плоскости, перпендикулярной направлению распространения луча) происходят с равной вероятностью, быстро и беспорядочно сменяя друг друга (рис. 6.2,а). Свет, у которого направления колебаний упорядочены каким либо образом, называется поляризованным. Различают несколько видов поляризованного света: линейно-поляризованный; частично-поляризованный; поляризованный по эллипсу; поляризованный по кругу. Если колебания светового вектора происходят только в одной плоскости, свет называется плоскополяризованным (рис.6.2.б). В случае плоскополяризованного света плоскость, в которой колеблется электрический вектор и которая проходит через луч, называют плоскостью поляризации. Плоскополяризованный свет можно получить из естественного с помощью приборов - поляризаторов, которые свободно пропускают колебания только одного направления. Плоскость поляризатора, параллельная тем колебаниям, которые проходят через него, называется главной плоскостью. Если на поляризатор попадает плоскопо­ляризо­Ван­ный свет, то интенсивность прошедшего через него света I связана с интенсивностью падающего света I0 законом Малюса: I = I0 сos2  , где  - угол между плоскостью поляризации падающего света и главной плоскостью поляризатора.

Похожие:

	Лабораторный практикум по бухгалтерскому учету Лабораторный практикум является завершающим этапом в изучении бухгалтерского финансового и бухгалтерского управленческого учета		Кафедра товароведения и товарной экспертизы лабораторный практикум... Лабораторный практикум по дисциплине «Безопасность товаров»./ Сост.: О. Н. Перелыгин
	Методика и технологии работы социального педагога: лабораторный практикум Шакурова М. В. Методика и технологии работы социального педагога: лабораторный практикум. – Воронеж: Воронежский государственный...		Лабораторный практикум по дисциплине «Теоретические основы товароведения... Лабораторный практикум по дисциплине «Теоретические основы товароведения и экспертизы» / Сост. Ш. К. Ганцов, Л. Г. Цветкова, Р. Г....
	Учебно-методический комплекс по дисциплине «Лабораторный практикум... Учебно-методический комплекс дисциплины «Лабораторный практикум по бухгалтерскому учету (Сквозная задача по финансовому учету и управленческому...		А. В. Захожий Лабораторный практикум по бухгалтерскому учету Рецензент: Сергеева И. А., к э н., заведующая кафедрой бухгалтерского учета, финансов и налогообложения
	Методика профессионального обучения: лабораторный практикум «Сварочное, литейное производство и материаловедение» фгбоу впо «Пензенский государственный университет»		Методические указания по дисциплине Лабораторный практикум по бухгалтерскому учету Учёт и документальное оформление поступления материально-производственных запасов в рганизацию
	Лабораторный практикум по курсу «Информационные системы в экономике» Часть ms word Орлов, А. И. Эконометрика. Учебник. – М.: Издательство "Экзамен", 2002. – 576с. 23		Лабораторный практикум по курсу «Информационные системы и технологии» Часть ms word Орлов, А. И. Эконометрика. Учебник. – М.: Издательство "Экзамен", 2002. – 576с. 27