Задание 3. Определение длины волны лазерного излучения, используя дифракционную решетку с известной постоянной.

Дифракционная решетка — это устройство, обеспечивающее пространственную периодическую модуляцию падающей световой волны по амплитуде или по фазе. Основной характеристикой дифракционной решетки является период — постоянная дифракционной решетки c. При освещении решетки светом происходит дифракция. Вторичные когерентные волны, образующиеся в результате дифракции, распространяясь по всем направлениям, интерферируют, образуя дифракционную картину.

При нормальном падении света главные дифракционные максимумы возникают при условии c sin(α) = ±kλ;, где k = 0,1,2,3,... - порядок главных максимумов.

Зная период решетки c, и угол дифракции α, под которым виден максимум k- го порядка, можно определить длину волны падающего света λ = c sin(α)/k.

С другой стороны, зная длину волны излучения лазера, можно определить постоянную решетки c = kλ/sin(α).

Если в качестве дифракционной решетки использовать монослой мелких круглых частиц приблизительно одинакового размера, расположенных хаотично, то на экране можно наблюдать дифракционную картину, представляющую собой сумму дифракционных картин от отдельных частиц. Эта картина имеет вид концентрических чередующихся темных и светлых колец, окружающих светлый центральный круг.

Таким образом, используя дифракционную картину, возникающую в результате дифракции на мазке крови, можно определить размер эритроцитов D

D = k λ/ sin(α), где k — коэффициент, соответствующий данному кольцу.

 

Порядок проведения измерений:

1. Установите дифракционную решетку в держателе перпендикулярно лазерному лучу.
2. Установите за дифракционной решеткой длиннофокусную линзу (объектив), а в фокусе объектива — экран.
3. Получив на экране четкую дифракционную картину, измерьте расстояние d = f от линзы до экрана.
4. Измерьте расстояние r от середины 0-го максимума до центра +1, -1, +2, -2, +3, -3 максимумов. Данные запишите в таблицу.
5. Вычислите и запишите в таблицу λ для каждого случая, рассчитайте среднее значение λ и косвенную погрешность измерения ∆λ, учитывая систематическую погрешность измерения d, r.
6. Повторите пункты 1 — 5 для других лазерных источников.

 

k— порядок максимума	r — расстояние от 0-го максимума до k - гомаксимума	d — расстояние от линзы до экрана	λ = с/k(1 + d2/r2)1/2
+1
-1
+2
-2
+3
-3

 

 

 

Задание 4. Определение постоянной дифракционной решетки.

 

 

Порядок проведения измерений:

1.Установите дифракционную решетку в держателе перпендикулярно лазерному лучу.

2.Установите за дифракционной решеткой длиннофокусную линзу (объектив), а в фокусе объектива — экран.

3.Получив на экране четкую дифракционную картину, измерьте расстояние d = f от линзы до экрана.

4.Измерьте расстояние r от середины 0-го максимума до центра +1, -1, +2, -2, +3, -3 максимумов. Данные запишите в таблицу.

5.Вычислите и запишите в таблицу c для каждого случая по формуле

 

 

, рассчитайте среднее значение c и косвенную погрешность измерения ∆c, учитывая систематическую погрешность измерения d, r.

6.Повторите пункты 1 — 5 для других лазерных источников.

 

 

k— порядок максимума	r — расстояние от 0-го максимума до k - гомаксимума	d — расстояние от линзы до экрана	c = kλ(1 + d2/r2)1/2
+1
-1
+2
-2
+3
-3