Изучение дифракции Френеля и Фраунгофера
Работа добавлена на сайт samzan.net:
«Изучение дифракции Френеля и Фраунгофера»
Лабораторная работа О-24
Цель работы – изучение явления дифракции по Френелю и Фраунгоферу
Теоретическая часть
Дифракция – явление сложного перераспределения интенсивности света. Она обусловлена волновой природой света. Дифракция имеет место всегда, когда нарушается фа зовая или амплитудная однородность волновой поверхности. Принцип Гюйгенса – Френеля: точки волнового фронта рассматриваются как центры вторичных возмущений, а волновой фронт в любой поздний момент времени является огибающей этих волн, а вторичные волны интерферируют между собой. Дифракция на круглом отверстии выясняется с помощью метода зон Френеля. Такие зоны примерно равновелики по площади, а угол между нормалью к элементам зоны и направлением точки наблюдения растет с номером зоны m , то амплитуда Аm колебания, возбуждаемого m-ой зоной в точке наблюдения, монотонно убывает с ростом m. Подберем расстояние b от отверстия до экрана таким образом, чтобы в отверстии укладывалось целое число m зон Френеля, а фазы колебаний возбужденные соседними зонами Френеля , отличаются на
Приблизительно
Для малых m амплитуда Аm мало отличается от А1 и, следовательно, для четных m результирующая амплитуда в центре экрана Ар 0, а в случае нечетных m Ар А1.
Рассмотрим теперь дифракцию от диска, помещенного между точечным источником света О и экраном Э. Пусть расстояние b от диска до экрана таково, что диск закрывает m зон Френеля. Тогда Если m невелико, то Аm+1 мало отличается от амплитуды центральной зоны А1, и в точке Р интенсивность будет как без преграды. В этом случае в центре будет белое пятно – пятно Пуассона. При дифракции Френеля получается дифракционное изображение препятствия.
Дифракция в параллельных лучах называется дифракцией Фраунгофера. В этом случае дифракционная картина представляет собой дифракционное изображение источника света.
Радиус m-ой зоны
где d – диаметр препятствия.
Число зон вырезанных отверстием из поверхности волнового фронта:
Экспериментальная часть
Источник света: гелий-неоновый лазер.
Для этого нужно воспользоваться теорией дифракции от диска.
Попадание в область луча большого числа N мелких частиц усиливает по интенсивности дифракционную картину от каждой частицы в N раз.
Соотношения, связывающие угол дифракции с диаметром d частицы–диска и длиной волны падающего света λ, имеют вид:
для темных (нечетных) колец:
для светлых (четных) колец:
(нумерация колец начинается с первого темного кольца).
Угол дифракции связан с диаметром i-го темного или светлого кольца Di и расстоянием между кюветой и экраном очевидным соотношением
Ход работы.
1) Установить камеру с частичками на оптическую скамью на достаточном удалении от экрана (30-40 см).
2) Включить лазер и, перемещая камеру по вертикали, добиться наиболее четкой дифракционной картины на экране.
3) Измерить расстояние b от камеры до экрана. Длину световой волны λ принять равной 632,8 нм.
4) Измерить диаметры Di темных и светлых колец, начиная с первого темного кольца. За диаметр кольца принять размер его средней линии.
|
b, м |
i |
Di, м |
di, м |
Еi = di/di |
(di - <d>)2, м |
|
1 |
0,016 |
31,85 |
0,63 |
0,05 |
|
|
2 |
0,023 |
29,78 |
0,43 |
3,41 |
|
|
0,33 |
3 |
0,03 |
30,91 |
0,33 |
0,52 |
|
4 |
0,036 |
31,09 |
0,28 |
0,29 |
|
|
5 |
0,041 |
33,00 |
0,24 |
1,9 |
|
|
1 |
0,024 |
29,72 |
0,42 |
3,63 |
|
|
2 |
0,033 |
29,06 |
0,3 |
6,6 |
|
|
0,46 |
3 |
0,041 |
31,66 |
0,24 |
0 |
|
4 |
0,049 |
31,98 |
0,2 |
0,12 |
|
|
5 |
0,057 |
33,24 |
0,18 |
2,59 |
|
|
1 |
0,029 |
30,14 |
0,34 |
2,22 |
|
|
2 |
0,038 |
30,92 |
0,26 |
0,51 |
|
|
0,56 |
3 |
0,047 |
33,84 |
0,21 |
4,88 |
|
4 |
0,058 |
33,10 |
0,17 |
2,17 |
|
|
5 |
0,068 |
34,13 |
0,15 |
6,27 |
<d> = 31.63*103 нМ
Е = 0,29
D = 0.88*103 нМ
Ход работы
1) Установить дифракционную решетку между выходным окном лазера и экраном.
2) Включить лазер, получить 3-4 главных максимума.
3) Измерить расстояние L от дифракционной решетки до экрана.
4) Измерить расстояния xm между центральным максимумом и максимумами 1-го, 2-го, 3-го, 4-го порядков. Длину световой волны λ принять равной 632,8 нм.
|
i |
L, м |
m |
Xm, м |
di, м |
Еi = di/di |
di - <d> |
(di - <d>)2, м |
|
1 |
0,014 |
91*10-6 |
0,35 |
99 |
9938 |
||
|
1 |
0,2 |
2 |
0,028 |
91*10-6 |
0,18 |
165 |
27467 |
|
3 |
0,043 |
90*10-6 |
0,11 |
69 |
4776 |
||
|
1 |
0,021 |
89*10-6 |
0,23 |
99 |
9938 |
||
|
2 |
0,3 |
2 |
0,043 |
88*10-6 |
0,11 |
-42 |
1799 |
|
3 |
0,066 |
91*10-6 |
0,07 |
-126 |
16124 |
||
|
1 |
0,028 |
88*10-6 |
0,17 |
99 |
9938 |
||
|
3 |
0,4 |
2 |
0,058 |
87*10-6 |
0,08 |
-142 |
20412 |
|
3 |
0,089 |
89*10-6 |
0,15 |
-221 |
49127 |
Е = 0,16
<d> = 89*10-6 м
D = 0.83
Контрольные вопросы.
1. Дифракция – явление сложного перераспределения интенсивности света.
2. страница 1
3. При дифракции Френеля получается дифракционное изображение препятствия.
Дифракция в параллельных лучах называется дифракцией Фраунгофера. В этом случае дифракционная картина представляет собой дифракционное изображение источника света.
4.Да, для четных m
5.Если m невелико, то Аm+1 мало отличается от А1, интенсивность почти такая же как и без преграды.
6.Поставить анализатор
2. Имя. Вот список имён
3. темами. Вовторых научное исследование должно быть объективно
4. Карри Блейк Урок 9 Вопрос- Иисус имеет ключи ада и смерти
5. а Рим Ватикан Неаполь и Помпеи Сиена Флоренция Пиза Венеция Римини Программа День- 1 Вы
6. тематические В зависимости от характера использования- общего значения целевые В зависимости от эк
7. Наслідки радіоактивного забруднення
8. тематическое моделирование бстатистический анализ I Аутогенная тренировка от др.html
9. тема которая представляет собой совокупность государственных и негосударственных институтов и организаций.
10. культурных реалий иностранного языка ~ требования предъявляемые испытуемому положительно влияют на общий
11. МГУТУ в г Мелеузе КАФЕДРА БУХГАЛТЕРСКОГО УЧЕТА И ФИНАНСОВ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПО
12. реферат по химии Краснов Иван 10rdquo;Бrdquo; класс План- Происхож
13. тема зміст освіти виховання управління засоби навчання управління системою загальної середньої освіти на
14. Лекция 24 Диаграмма Парето 1
15. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата юридичних наук Київ 20
16. Стародавня історія України Терміни поня
17. Петр I. Россию поднял на дыбы
18. Данная деталь имеет простую конструкцию
19. Трансформаторы
20. Курочка Ряба Репка