|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Теоретические сведения и описание установкиЛабораторная работа № 6
ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА ОТ КРУГЛОГО ОТВЕРСТИЯ
Цель работы: исследуя картину дифракции от круглого отверстия, определить радиус этого отверстия. Оборудование: гелий-неоновый лазер, телескопическая система линз, насадка на лазер, пластинка с отверстиями разного диаметра, линза.
Теоретические сведения и описание установки
Дифракция света представляет собой отклонение света от прямолинейного распространения. Это явление возникает при наличии какого-либо препятствия на пути света (узкая щель, малое отверстие и т.д.). Наблюдая дифракционную картину от круглого отверстия, можно определить радиус этого отверстия. Действительно, пусть плоская монохроматическая волна длиной l падает на непрозрачную преграду с круглым отверстием радиуса r (рис.1). Волновую поверхность, входящую в отверстие, разобьем на кольцеобразные зоны (зоны Френеля) таким образом, чтобы расстояние от краев каждой зоны до точки наблюдения Р отличалось на l/2 (см.рис.1). Если отверстие открывает четное число зон, то электромагнитные колебания, приходящие от соседних зон, взаимно погасят друг друга, и в точке Р будет наблюдаться минимум освещенности. Если отверстие открывает нечетное число зон, то оставшаяся непогашенной зона даст в точке Р максимум освещенности. Тогда радиус отверстия можно определить по формуле: r= , (1) где r - радиус отверстия; m- количество открытых зон Френеля; b - расстояние от центра отверстия до точки наблюдения Р; l - длина волны излучения. Расстояние b может быть измерено на установке, длина волны для гелий-неонового лазера l =632,8нм. Затруднение вызывает лишь точное определение числа открытых зон Френеля. Для того, чтобы избежать этого затруднение, наблюдение следует проводить для двух разных точек Р1 и P2, для которых количество открытых зон Френеля отличается на небольшое число n. Схема установки дана на рис. 2. Параллельный монохроматический пучок света от лазера 1 проходит через телескопическую систему линз 2 и падает на пластину с отверстиями 3. Телескопическая система предназначена для расширения диаметра светового пучка. Дифракционная картина, возникающая в точке Р1, отображается с помощью линзы 4 на сплошной экран 5 в точку Р1'. Если изменить положение линзы 4, то на экране получим дифракционную картину от другой точки наблюдения Р2. Пусть для точки Р1 открыто m зон, а для точки Р2 - на n зон меньше, т.е. m-n. Число n равно количеству переходов освещенности между максимумом и минимумом при перемещении линзы от положения "а" к положению "б", показанным на рис.3. По формуле (1) определим радиус отверстия r для указанных положений линзы: (2) Решив совместно эти уравнения, получим: . (3) Из рис.3 следует, что (4) Расстояния l 1, l 2 от пластины с отверстием до линзы измеряются непосредственно. Расстояния d1, d2 от дифракционной картины в точка Р1 или P2 до линзы вычисляются по известной "формуле линзы": (5) где F-фокусное расстояние линзы; f1, f2 - расстояния от линзы до экрана 5 (измеряются непосредственно на установке). Радиус отверстия r вычисляется по формуле (3).
Рис.1
Рис.2
Рис.3 Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.003 сек.) |