Определение длин волн спектра ртути.
Балтийский Государственный Технический Университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова
Кафедра
O4
«Физика»
Лабораторная работа №12:
«Изучение свойств отражательной дифракционной решетки
и определение с ее помощью длины световой волны»
Выполнил:
студент группы И861
Шабанов К.А.
Проверил:
Бородина Е.Г.
Загребин А.Л.
Санкт – Петербург
2018
Цель работы - определение длин волн фиолетовой и зеленой линий спектра ртути при использовании свойств дифракционной отражательной решетки; вычисление угловой дисперсии дифракционной решетки.
Описание установки:
Измерение углов дифракции производится на гониометре Г 1,5 (см. приложение). Источником света является ртутная лампа. Оптическая схема установки показана на рис. 1. Свет от источника *, пройдя коллиматорную щель 2 и коллиматорный объектив гониометра 3, падает параллельным пучком на дифракционную решетку D, установленную на столике гониометра. Наблюдение дифракционного спектра производится через зрительную трубу 4 гониометра. Угловое положение каждой спектральной линии определяется с помощью отсчетного устройства гониометра.
На рис. 12.3 угловому положению неотклоненного пучка (дифракционная решетка выведена из пучка) соответствует отсчет по гониометру No ; угловому положению максимума нулевого порядка - No 1 ,угловому положению некоторого максимума к-го порядка - N. Угол между направлением неотклоненного светового пучка и направлением на спектральную линию к-го порядка равен
αк =180° - (ψ + φк).
Рисунок 1
Угол между направлением не отклоненного пучка и направлением на линию нулевого порядка равен: 
. Отсюда угол падения 
, а угол дифракции 
. Таким образом, задача сводится к измерению углов 
и 
, т. е. к нахождению направлений неотклоненного пучка N0, максимума нулевого порядка N 01 и спектральной линии N.
Расчетный формулы:
1) 
2) 
Определение длин волн спектра ртути.
| 
|
| 
| 
| Линия | N |
| 
| 
|
| -1 | Фиолетовая | ||||||||
| Зеленая | |||||||||
| Желтая 1 | |||||||||
| Желтая 2 | |||||||||
| -2 | Фиолетовая | ||||||||
| Зеленая | |||||||||
| Желтая 1 | |||||||||
| Желтая 2 | |||||||||
| -3 | Фиолетовая | ||||||||
| Зеленая | |||||||||
| Желтая 1 | |||||||||
| Желтая 2 |
Определение угловой дисперсии
| k | Линия |
| 
| Dэкс | Dтеор |
| -1 | желтая 1 | ||||
| желтая 2 | |||||
| -2 | желтая 1 | ||||
| желтая 2 | |||||
| -3 | желтая 1 | ||||
| желтая 2 |
Ответы на контрольные вопросы.
1. В чём заключается явление дифракции света?
Дифракцией света принято называть отклонение от прямолинейного распространения света вблизи препятствий, например, при прохождении света через отверстие.
При отражении света от дифракционной решётки наблюдается не обычное зеркальное отражение, а дифракционное -значительная часть света будет распространяться в разные стороны (дифрагировать). Дифрагированные от зеркальных участков волны когерентны, в области перекрытия этих волн будет наблюдаться интерференция многих пучков.
2. Перечислить факторы, определяющие дисперсию и разрешающую силу дифракционной решётки.
Разрешающую способность решетки можно рассчитать, пользуясь условием Релея, по которому две монохроматические спектральные линии еще разрешаются (видны раздельно) в том случае, когда главный максимум одной линии совпадает с дополнительным минимумом, ближайшим к главному максимуму другой линии.
Из этого условия следует, что разрешающая способность решетки
,
где N – число штрихов решетки. В решетке большая разрешающая способность достигается за счет больших значений N , так как порядок К невелик.
Дисперсия определяется угловым расстоянием между двумя спектральными линиями, отнесенными к разности их длин волн,
, (4)
где dl выражено в ангстремах (1-8 см). Дисперсия может также определяться линейным расстоянием dS между спектральными линиями, выраженными в мм, если измерение ведется при помощи трубы, снабженной окулярным микрометром. Измеренное расстояние должно быть отнесено к dl . Так как dS=Fdj, где F - фокусное расстояние объектива трубы, то линейная дисперсия
.
3. Нарисовать ход лучей в гониометре-спектрометре.
