АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Изучение дифракции света от простейших преград

Читайте также:
  1. III. Изучение геологического строения месторождений и вещественного состава песка и гравия
  2. III. Изучение демократического транзита в России (модель Б.А. Исаева)
  3. III. Изучение нового материала.
  4. IV. Изучение новой темы
  5. IV. Изучение новой темы
  6. IV. Изучение технологических свойств песка и гравия
  7. Q.1.1. Прохождение света через кристаллы.
  8. V. Изучение гидрогеологических, инженерно-геологических, экологических и других природных условий месторождения
  9. АЙКИДО - ИЗУЧЕНИЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПРИНЦИПОВ
  10. АРКАН СУДЬБЫ – ЭНЕРГИЯ «СОЛНЦА» «СВЕТА».
  11. БЪЛГАРИТЕ В СВЕТА
  12. В результате тщательного теоретико-методологического анализа нами выделены три блока проблем, связанных с изучением ценностей.

Цель работы: наблюдение дифракционных картин от малых круглых отверстий и определение их диаметров.

Приборы и принадлежности: лазер типа ЛГ, набор объектов дифрак­ции (металлическая пластинка с отверстиями), оптическая скамья, линзы Л1 и Л4, экран, линейка, лист бумаги.

 

Теоретические сведения

Известно, что при прохождении монохроматической сферической волны через преграду, в которой имеется малое круглое отверстие, на экране наблюдается дифракционная картина, представляющая собой чередующиеся темные и светлые кольца, причем в центре этой картины может быть темное пятно (минимум интенсивности) или светлое пятно (максимум интенсивности).

Расчет дифракционной картины можно произвести, используя метод зон Френеля. Если расстояние от источника света S до преграды а, а расстояние от преграды до экрана в,то диаметр отверстия d (рис. 1) можно рассчитать по формуле

(1)

где λ – длина световой волны, m – число зон Френеля, укладывающихся в отверстии. Если m – четное число, то в центре картины будет минимум интенсивности; а если m – нечетное число, то в центре будет максимум интенсивности.

Из формулы (1) для данного положения пластинки с отверстиями число открытых зон Френеля определяется выражением

(2)

Перемещая пластинку, можно наблюдать изменение освещенности в центре дифракционной картины от максимума до минимума. Переход от светлого пятна к темному и наоборот соответствует изменению числа открытых зон Френеля на единицу.

Если переместить пластинку на расстояние, при котором число таких изменений будет Δm, то для конечного положения отверстия можно записать:

(3)

Так как Δm = m2-m1, то из формул (2) и (3) получим формулу для расчета диаметра отверстия d:

(4)

Принципиальная схема установки для выполнения работы изображена на
рис. 2, где Д – объект дифракции.

С помощью короткофокусной (F = 1 см) линзы Л1 получают расходящийся пучок лучей (сферическую волну), падающий на металлическую пластинку с отверстиями. На экране наблюдают дифракционную картину. Рассеивающая линза Л4 используется для увеличения изображения на экране.

 
 
Рис. 2

 
 


Порядок выполнения работы

1. Расположить на оптической скамье приборы, как указано на рис. 2, придерживаясь следующего: линзу Л1 – вплотную к лазеру, металлическую пластинку – на расстоянии 5 – 25 см от лазера, линзу Л4 – на расстоянии 50 см от лазера, экран – на расстоянии 150 см от лазера.

Рис. 1
2. Включить лазер и, направляя его излучение поочередно на каждое из отверстий, получить дифракционные картины. Описать качественно наблюдаемые картины.

ВНИМАНИЕ! Избегайте попадания луча лазера в глаза - это опасно для зрения!

3. Для дальнейшего эксперимента выбрать отверстие, с помощью которого получается наиболее четкая дифракционная картина.

4. Поставить пластинку как можно ближе к лазеру. Допустим, что в центре дифракционной картины темное пятно. Измерить расстояния а1и в 1. При измерении расстояния а1следует измерить расстояние от пластинки до линзы и вычесть из полученного значения 1 см – фокусное расстояние линзыЛ1. в 1– расстояние от пластинки до экрана. Данные занести в табл. 1


Таблица 1

 

N n/n а1, см в 1, см Δm a2, см в 2, см di, см <d>, см Δd,см ε, %
                                     
                     
                     
                     
                     

 

5. Перемещая по оптической скамье пластинку, наблюдать изменение освещенности центра дифракционной картины и получить в конечном положении в центре вновь темное пятно (например, при изменении окраски центра картины темное – светлое – темное наблюдается два изменения, т. е. Δm = 2). Измерить расстояния a2и в 2в конечном положении. Данные занести в таблицу 1.

6. Повторить измерения по пунктам 4 и 5 пять раз при одном и том же значении Δm. Рассчитать по формуле (4) d, найти < d >, Δ d и ε.

 

Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление дифракции?

2. В чем заключается метод зон Френеля?

3. Дифракция Френеля на отверстиях и круглых экранах.

4. Как в данной работе определяется диаметр отверстия?

 

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |

Поиск по сайту:

Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)