ДИФРАКЦІЯ НА ЩІЛИНІ. 1. Визначення ширини щілини за допомогою дифракційних вимірів;

Метою даної роботи є:

1. Визначення ширини щілини за допомогою дифракційних вимірів;

2. Перевірка співвідношення (3) інтенсивностей максимумів при дифракції на щілині.

Схема експериментальної установки представлена на рис.7 (вид зверху). Джерелом світла служить напівпровідниковий лазер ПЛ, який дає вузький пучок монохроматичного випромінювання. Випромінювання лазера попадає на вертикальну щілину Щ и дифрагує. Дифракційна картина проектується на лінійку Л2, по якій може переміщатися фотодіод ФД. Напруга на фотодіоді (пропорційна інтенсивності світла) виміряється мілівольтметром мВ. Відстань від щілини до фотодіода може мінятися й виміряється лінійкою Л1.

Порядок проведення вимірів.

1. Вимірюють і записують відстань від щілини до фотодіода .

2. Вимірюють темнову напругу на фотодіоді (тобто, коли лазер виключений).

3. Включають лазер і спостерігають дифракційну картину.

4. За допомогою лінійки Л2 вимірюють координати (у) перших чотирьох дифракційних максимумів і мінімумів і заносять у таблицю 1. Виміри повторюють три рази й знаходять середні значення у_ср.

5. Переміщають фотодіод на перший правий дифракційний максимум і записують напругу , пропорційну інтенсивності в ньому, в таблицю 1. Переміщаючи фотодіод, записують напруги U, що відповідають наступним трьом максимумам праворуч від центрального. Виміри повторюють три рази й знаходять середні значення U_ср. Ті ж самі дії проробляють для лівої частини дифракційної картини.

6. Розраховують ширину щілини: для дифракційних мінімумів з формули (1) ; при малих кутах дифракції , і тоді

, (5)

(усі величини y, l, l підставляють у мм і d одержують у мм), результати заносять у таблицю. Аналогічно для максимумів: з (2) і

. (6)

Потім усереднюють розраховані за формулами (5) і (6) величини й : =...

7. Для перевірки співвідношення (3), знаходять відносні інтенсивності максимумів перших чотирьох порядків з врахуванням темнової напруги: . Результати заносять у таблицю.

8. Будують графік залежності відносної інтенсивності від величини , на цьому ж графіку будують теоретичну залежність I_теор (графіки аналогічні представленому на рис. 6). Порівнюють отримані криві.

Таблиця 1.

=…мВ

b, мм

мм

мВ

I

Iтеор

уср

Uср

Праворуч

max

0,111

3,5

min

max

0,184

3,5

min

max

0,36

2,5

min

Max

1,5

min

праворуч

min

max

1,5

min

max

0,36

2,5

min

max

0,184

3,5

min

max

0,111

3,5

Контрольні питання.

1. Що таке дифракція світла?

2. Сформулюйте принцип Гюйгенса-Френеля.

3. При яких умовах спостерігаються максимуми й мінімуми дифракції на щілині?

4. Виведіть співвідношення (9), (10) і (11).

5. Чим визначається максимальне число дифракційних максимумів?

ЛІТЕРАТУРА.

1. Общая фізика / В.І.Михайленко, В.М.Белоус, Ю.М.Поповский. -К.: ИСДО, 1993.

2. Курс общей физики. Том III/ І.В.Савельев. - М.: Наука, 1967.

3. Курс общей физики. Тому III/ С.Є.Фриш і А.В.Тиморева. - М.: ГИФМЛ, 1962.

ДИФРАКЦІЯ НА ЩІЛИНІ

(учбово-методичний посібник до лабораторного практикуму)

Склав доц. Птащенко Ф. А.

Затверджено на засіданні кафедри

протокол №4 від 21.02.2011р.

Одеса - 2011