У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.net

Изучение дифракции света на простейших преградах и дифракционной решетке

Работа добавлена на сайт samzan.net: 2016-03-13

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Выберите тип работы:

Скидка 25% при заказе до 6.4.2025

Уфимский государственный авиационный технический университет

Лабораторная работа №73
по курсу общей физики.

Изучение дифракции света на простейших преградах
и дифракционной решетке.

Выполнил: студент группы ИИТ-225
Усманов К.Р.

  1.  
    Цель работы

1.1 Ознакомление с дифракцией света на простейших преградах и дифракционной решетке и теорией расчета дифракционной картины в этих случаях.

1.2 Экспериментальное определение длины волны излучения лазера с помощью дифракционной решетки.

  1.  Теоретическая часть

Положение главных максимумов в дифракционной картине одномерной решетки в случае нормального падения лучей определяется выражением:

, (2.1)

где d – постоянная решетки,

– угол дифракции,

– длина световой волны,

kцелое число, определяющее порядок дифракционного максимума.

В простейшем случае двумерной дифракционной решеткой являются скрещенные перпендикулярные решетки с периодами d1 и d2. Дифракцию на такой решетке можно рассматривать как последовательную дифракцию лучей на двух расположенных одна за другой одномерных решетках с взаимно перпендикулярным расположением штрихов. Узкий пучок монохроматического света, пройдя через первую решетку с вертикальными штрихами, должен дать совокупность максимумов вдоль горизонтальной линии. Световой пучок, соответствующий каждому максимуму, проходя через вторую решетку, распадается на новую совокупность световых пучков, дающих максимумы вдоль вертикальной линии.

Пусть свет падает на решётку нормально. Выберем направление распространения падающего луча за ось Z , а направления вдоль решёток – за оси Х и Y. Направление падающего луча зададим углами 0, 0, 0, а дифрагировавшего - углами , , (углы между направлением луча и соответствующей координатной осью).

В нашем случае , 0 = 0. Отклонение дифрагировавшего луча вдоль Х приведет к образованию минимумов и максимумов света в зависимости от угла дифракции . Используя теорию одномерной, решётки из условия главных максимумов в данном случае получаем

. (2.2)

Аналогично дифракция в направлении оси Y даёт главные максимумы в направлениях, определяемых условием

. (2.3)

Поскольку углы , , – направляющие углы в декартовой системе координат, то для них должно выполняться условие

. (2.4)

Таким образом, получим

, (2.5)

где k1, k2 – целые числа, для заданной структуры с постоянными d1 и d2.

Если задана волна длины , то можно из (2.5) определить значения углов , , , под которыми наблюдаются главные максимумы света.

При изучении дифракции света удобнее бывает измерять не углы дифракции, а расстояния между максимумами на экране и расстояние от экрана до решетки.

, (2.6)

где x – расстояние от центра экрана до точки наблюдения,

l – расстояние от экрана до решетки.

  1.  
    Экспериментальная часть
    1.  Приборы и принадлежности
  2.  Оптический квантовый генератор с блоком питания;
  3.  Оптическая скамья с экраном для наблюдения;
  4.  Мелкая сетка в держателе, используемая как двумерная дифракционная решетка.
    1.  Выполнение опыта

ky

x, м

l, м

dy

dyср, м

dy

, %

1

0,005

1

1,2656*10-4

1,2657*10-4

1,27*10-5

10,05

-1

-0,005

1,2656*10-4

1,27*10-5

10,05

2

0,01

1,2657*10-4

6,39*10-6

5,05

-2

-0,01

1,2657*10-4

6,39*10-6

5,05

3

0,015

1,2657*10-4

4,28*10-6

3,38

-3

-0,015

1,2657*10-4

4,28*10-6

3,38

, откуда

cos = sin ;

;

z = l;

;

;

 (3.1)

Расчет погрешностей:

Для расчета погрешностей воспользуемся формулой

. (3.2)

Из формулы (3.1) следует

, (3.3)

где x = l = 0,0005 м.

Для расчета относительной погрешности использовалась формула:

. (3.4)

kx

y, м

l, м

dx

dxср, м

dx

, %

1

0,005

1

1,2656*10-4

1,2657*10-4

1,27*10-5

10,05

-1

-0,005

1,2656*10-4

1,27*10-5

10,05

2

0,01

1,2657*10-4

6,39*10-6

5,05

-2

-0,01

1,2657*10-4

6,39*10-6

5,05

3

0,015

1,2657*10-4

4,28*10-6

3,38

-3

-0,015

1,2657*10-4

4,28*10-6

3,38

Согласно рассуждениям из первой части опыта, аналогично получаем:

 (3.5)

Из формул (3.2) и (3.5) получаем:

, (3.6)

где y = l = 0,0005 м.

Для расчета относительной погрешности использовалась формула:

 (3.7)

Для третьей части опыта:

z = l,

,

,

,

 (3.8)

 (3.9)

Погрешности вычисляю по формулам:

 (3.10)

 (3.11)

где x = y = z = 0,0005 м.

Относительную погрешность вычисляю по формуле, аналогичной (3.4) и (3.7).


kx

ky

x, м

y, м

l, м

dx, м

dy, м

dxcp, м

dycp, м

dx, м

x, %

dy, м

y, %

1

2

0,005

0,01

1

6,33*10-5

2,53*10-4

1,27*10-4

1,83*10-4

3,20*10-6

5,05

2,54*10-5

10,05

-1

3

-0,005

0,015

4,22*10-5

3,80*10-4

1,43*10-6

3,38

3,82*10-5

10,05

2

-3

0,01

-0,015

8,44*10-5

1,90*10-4

2,86*10-6

3,38

9,59*10-6

5,05

-3

-2

-0,015

-0,01

1,90*10-4

8,44*10-5

9,59*10-6

5,05

2,86*10-6

3,38

2

-1

0,01

0,005

2,53*10-4

6,33*10-5

2,54*10-5

10,05

3,20*10-6

5,05

3

-3

0,015

-0,015

1,27*10-4

1,27*10-5

4,28*10-6

3,38

4,28*10-6

3,38

Вывод: в результате эксперимента были получены параметры двумерной дифракционной решетки (1,27*10-4 м). Погрешность составила не более 10%.




1. сутр как пошаговой инструкции по развитию способностей контроля над чувствами и эмоциями приводили лишь
2. ГОРЕ ОТ УМА А
3. Метод секторального ультразвукового сканирования мозга нейросонография (НСГ)
4. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук Київ ~ 2001 Дисе
5. Эксперт в уголовном процессе, формы его участия в ходе производства по делу
6. держав.Антична культура в своїй основі була культурою класового суспільства культурою рабовласників і раб
7. 2006 учебный год. Задача ’ 1 У больного 23 лет поступившего в отделение то
8. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Львів ~
9. Возможности интеллектуального развития школьников в связи с формированием методологических и прикладных знаний
10. Цветные металлы и их сплавы