ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ

Лабораторная работа
ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО
ЛАЗЕРА С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ
О б о р у д о в а н и е: дифракционная решетка (с периодом 1/100 мм, 1/500 мм или
1/600 мм), полупроводниковый лазер с длиной волны излучения 630-680 нм, экран,
измерительная лента (рулетка), штатив.
Содержание и метод выполнения работы
Если расположить лазер, дифракционную решетку и экран на одной линии, то мы
увидим на экране симметрично расположенные по обе стороны от нулевого максимума
максимумы 1-го, 2-го и т.д. порядков.
Возникновение этих
Луч
а
максимумов объясняется
лазера
Нулевой
явлением дифракции света
b
максимум
на системе прозрачных
полос
–
щелей
Дифракционная
дифракционной
решетки
решётка
Спектр
(рис. 1).
излучения
Зная удаление b от
лазера
нулевого
максимума
максимумов
других
порядков, а также расстояние а от дифракционной решетки до экрана, и, учитывая период
решетки, можно найти длину волн излучения лазера по известной формуле:
d sin  = k  ,
k = 0, + 1, + 2, + 3, ... ,
где d - период дифракционной решетки,  - угол дифракции, k - порядок спектра,  длина волны света.
Из схемы опыта, представленной на рисунке, получим следующее значение синуса
угла дифракции: sin  
b

2
2
a b
1
1
2
a
b2
, следовательно  
d
k 1
2
.
a
b2
Подготовка и порядок выполнения работы
1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными
записями.
2. Установите в лапке штатива дифракционную решетку. Расположите
дифракционную решётку на расстоянии 2-3 м от экрана (классной доски).
3. Направьте свет от лазера на решётку и получите дифракционную картину на
классной доске.
4. Выберите какой-либо максимум определенного порядка. Произведите измерение
расстояний: а от дифракционной решетки до экрана и b от нулевого максимума до
выбранного максимума. Данные занесите в таблицу.
Таблица результатов измерений и вычислений
№
опыта
Расстояние от
определённого
максимума до
нулевого максимума
b
мм
Расстояние от
дифракционной
решетки до экрана
Длина волны света

a
мм
нм
Абсолютная
погрешность длины
волны света

нм
1
2
3
…
10
Среднее
5. Измените расстояние от дифракционной решетки до экрана. Вновь произведите
отсчет расстояний, о которых шла речь в предыдущем пункте. Подобных измерений
необходимо сделать не менее десяти.
6. Произведите расчеты длины волны света, найдите ее среднее значение.
Произведите подсчет погрешностей. Запишите ответ и сформулируйте выводы по работе.
Справка: Длины волн оптического диапазона
Род излучения
Длины волн (в нм)
Ультрафиолетовое
излучение
10 – 380
Фиолетовые
380 - 450
450 – 480
480 – 500
500 - 560
Синие волны
Голубые
Зеленые
Род излучения
Желтые волны
Оранжевые
Красные
Инфракрасное
излучение
Длины волн (в нм)
560 – 590
590 – 620
620 – 760
760 – 1 мм
Контрольные вопросы
1. Что понимают под разрешающей способностью дифракционной решетки?
2. Как изменится вид дифракционной решетки, если в ней ширина щели будет равна
ширине перегородки?
3. Сравните вид дифракционных картин, полученных от дифракционной решетки в
случаях: а) когда решетка полностью открыта, б) когда в решетке закрывают щели
через одну.