Для хвиль різної довжини положення максимумів нульового порядку збігаються. Положення максимумів першого, другого і т.д. порядків різні: чим більше. тим більше що відповідають цим максимумів кути дифракції.
Якщо на дифракційну решітку падає немонохроматичним світло
6. Дисперсія в роздільна здатність дифракційної решітки
Кутова дисперсія спектрального приладу (дифракційної решітки) визначається відношенням кутової відстані між двома близькими спектральними лініями до різниці їх довжин хвиль:
З формули (9) для дисперсії дифракційної решітки маємо
при малих кутах (# 966;<10º) и
тобто спектр рівномірно розтягнутий при всіх довжинах хвиль.
Роздільна здатність спектрального приладу чисельно дорівнює відношенню довжини хвилі до тієї мінімальної різниці довжин хвиль. при якій ще можна роздільно бачити дві монохроматичні спектральні лінії. Релей запропонував вважати спектральні лінії дозволеними, якщо середина одного максимуму збігається з краєм іншого (рис.12).
В цьому випадку мінімум між лініями становить 80% від двох рівних максимумів. Простий розрахунок роздільної здатності із застосуванням умови Релея призводить до вираження. де - число щілин решітки.
Робота 307. Визначення ДОВЖИНИ СВІТОВИЙ ХВИЛІ
ЗА ДОПОМОГОЮ дифракційну решітку
У роботі застосовується найпростіша дифракційна решітка прозорого типу. На плоску скляну поверхню нанесені штрихи однакової форми. Оптична схема всієї установки по визначенню довжини світлової хвилі показана на рис.13. Вона включає джерело світла. поміщений поблизу головного фокуса лінзи так, щоб зображення лампи чітко проектувалося на шкалі Н. Пучок променів від лінзи проходить через дифракційну решітку. За гратами, паралельно її площині, поміщається напівпрозора шкала Н. служить екраном, на якому спостерігається дифракційна картина.
Всі елементи установки розміщені на оптичній лаві. Дифракційна решітка висвітлюється білим світлом нитки лампи розжарювання. Збирає лінза після дифракційної решітки відсутня. Максимуми для будь-якої довжини хвилі і будь-якого порядку матимуть деяку ширину MN. Спектр нульового порядку має ширину. яка визначається товщиною нитки лампи. Якщо Про - центр максимуму нульового порядку. А - центр максимуму другого порядку для променів певного кольору, то - відстань між ними, що відраховується за шкалою. Відстань від решітки до екрана позначимо через Z. Тоді по основній формулі дифракційної решітки може бути обчислена шукана довжина хвилі:
Порядок спектра приймає цілі значення але практично використовуються в основному спектри першого і другого порядків. Дифракційна решітка, що застосовується в роботі, має період.
Визначення довжини хвилі світла (червоного, жовтого, зеленого, синього - за вказівкою викладача) повинно проводитись у такому порядку:
1. Зняти з лави рейтер з гратами Д. Електричну лампу і шкалу Н розташувати на протилежних кінцях лави.
2. Переміщуючи лінзу L уздовж оптичної лави, домогтися чіткого зображення нитки лампи на шкалі Н поблизу її середини.
3. Поставити ґрати Д між лінзою L і шкалою Н на значній відстані від Н так, щоб спектри були чітко видні.
4. Приступити до вимірювань довжини хвилі світла, зазначеної викладачем. Відстань Z вимірюється за шкалою, розташованої уздовж лави. Замість відстані т x = ОА рекомендується виміряти відстань. де і - центри відповідних кольорових смуг в спектрах розглянутого порядку.
5. Провести 10 вимірювань при п'яти різних (при кожному беруться спектри першого і другого порядків).
6. За формулою (15) розрахувати довжини хвиль. Результати вимірювань і обчислень занести в таблицю.
Колір вимірюваної області спектра
1. Що таке дифракція світла?
2. У чому полягає принцип Гюйгенса і принцип Гюйгенса-Френеля?
3. Що таке зони Френеля?
4. Поясніть дифракцию Фраунгофера від однієї щілини.
5. Дифракція Фраунгофера на дифракційних гратах. Поясніть картину дифракційних максимумів і мінімумів.
6. Чому дифракційна решітка може служити дифракційним приладом?
7. Дайте визначення дисперсії і роздільної здатності дифракційної решітки.
8. Поясніть схему експериментальної установки.
9. Опишіть спосіб визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.
1. 3 і з м а н Г.А. Т о д е з О.М. Курс загальної фізики. М.: Физматгиз, 1972, т.з.
2. З а в е л ь е в І.В. Курс загальної фізики, М. Наука, 1977.т.2.
3.Я в о р с ь к и й Б.М. Д е т л а ф А.А. Курс фізики. М.: Вища. школа, 1979, т.з.
4. К о р т н е в А.В. Р у б л е в Ю.В. К у ц е н к о А.Н. Практикум з фізики. М.: Висш.школа. 1965.
5. Фізичний практикум / Під ред.В.І.Івероновой. М.: Висш.школа, 1962.
6. М а й с о в а М.М. Практикум з курсу загальної фізики. М.: Висш.школа, 1963.