Завдання 1. Визначення сталої дифракційної решітки

Сталу дифракційної решітки можна визначити трьома методами.

Перший метод. Визначення сталої дифракційної решітки за допомогою гоніометра.

1. Юстирування гоніометра.

1.1.Увімкнути ртутну лампу, освітити щілину.

1.2.Обертаючи зорову трубу гоніометра, досягти різкого і чіткого зображення щілини коліматора. Фокусуючи окуляр зорової труби, досягти чіткого зображення нитки окуляра.

1.3.На столику гоніометра розмістити дифракційну решітку так, щоб її штрихи були паралельними щілині коліматора.

1.4.Намалювати дифракційний спектр.

2. Визначення сталої дифракційної решітки.

2.1.Обертаючи зорову трубу (праворуч або ліворуч), сумістити відлікову нитку окуляра з нульовим максимумом та виміряти відлік п₀ уградусах (за круговою шкалою гоніометра) та мінутах (за ноніусом). Ціна поділки ноніуса — 2 мінути. Потім, обертаючи зорову трубу, сумістити нитку окуляра із зеленою лінією спектра першого порядку ліворуч та виміряти п ₁. Аналогічний відлік дістати праворуч щодо зеленої лінії у спектрі першого порядку — . Кути дифракції і першого порядку ліворуч і праворуч будуть дорівнювати різниці відліків відповідно п ₁, п ₀та , п ₀.

2.2.Аналогічні вимірювання дістати для спектрів другого та третього порядків. Дані записати до табл. 1.

Обчислити середнє значення кута дифракції для кожного порядку:

Таблиця 1

Порядок спектра k	Відлік за гоніометром	Кут дифракції	Довжина хвилі	Стала дифракційної решітки
п 0	п	п’				, м	, м	, м	, м	, %

 

2.3.Обчислити сталу дифракційної решітки згідно з (1).

2.4.Оцінити похибку за методом прямих вимірювань.

Другий метод. Визначення сталої дифракційної решітки за допомогою окуляра-мікрометра.

1. Юстирування лабораторного стенда.

1.1. Увімкнути лампу розжарювання, установити червоний світлофільтр із довжиною хвилі 647 мкм.

1.2. Обертаючи окулярне кільце окуляра-мікрометра, отримати чітке зображення сітки, яка складається із перехрестя і шкали.

2. Визначення сталої дифракційної решітки.

2.1. Обертаючи барабан окуляра-мікрометра, поставити центр перехрестя на дифракційний максимум 3-го порядку ліворуч від центрального. Цілі міліметри визначаються за шкалою всередині окуляра, а десяті і соті міліметра — за шкалою барабана. Ціна поділки барабана — 0, 01 мм. Результати занести в табл. 2.

2.2. Такі самі вимірювання виконати для дифракційних максимумів 1-го, 2-го та 3-го порядків ліворуч, а також для дифракційних максимумів 1-го, 2-го і 3-го порядків праворуч від нульового (центрального).

2.3. Визначити відстань z _k між максимумами як різницю між відліками, які відповідають максимумам 1-го, 2-го і 3-го порядків праворуч і ліворуч. Результати занести до табл. 2.

Таблиця 2

Порядок максимума у k	Лівий відлік	Правий відлік	z k, мм	Середнє значення z kср, мм	Фокусна відстань F, м	Стала дифракційної решітки, м
, м	, м	, м	, %

2.4. Визначити сталу дифракційної решітки за формулою:

2.5. Визначити середнє значення сталої дифракційної решітки і розрахувати похибку вимірювань.

Третій метод. Визначення сталої дифракційної решітки за допомогою екрана з міліметровою шкалою.

1. На оптичній лаві встановити лазер, дифракційну решітку, екран із міліметровою шкалою. Увімкнути лазер.

2. Спрямувати випромінювання лазера на дифракційну решітку йотримати на екрані дифракційну картину.

3. Виміряти на екрані за міліметровою шкалою відлік, який відповідає першому максимуму праворуч і ліворуч від нульового. Результати занести до табл.3.

Таблиця 3

Порядок максимуму k	Лівий відлік	Правий відлік	хk, мм	Середнє значення хk ср, мм	Відстань до екрана L, м	Стала дифракційної решітки, м
, м	, м	, м	, %

4. Аналогічно виміряти на екрані за міліметровою шкалою відлік, який відповідає другому і третьому максимумам праворуч і ліворуч від нульового. Результати занести до табл. 3.

5. Відстань між дифракційними максимумами визначається як сума правого і лівого відліків відповідно для максимумів кожного порядку.

6. Вимірювання виконати тричі.

7. Стала дифракційної решітки визначається за формулою:

8. Визначити похибку вимірювань сталої дифракційної решітки. Результати занести до табл. 3.