МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет "Львівська політехніка"
Звіт до лабораторної роботи з фізики
№ 31
Визначення явища дифракції та знаходження
довжини світлової хвилі
Львів 2005
Мета роботи : Визначення явища дифракції та знаходження
довжини світлової хвилі
Прилади та матеріали :
Джерело світла
екран з двома щілинами
дифракційна гратка
фільтри
оптична лава
Короткий теоретичний вступ :
При проходженні хвиль через середовища з різними неоднорідностями, спостерігається
явище дифракції, яке полягає у відхиленні хвиль від прямолінійного напрямку поширення
і не повязане з їх відбиванням або заломленням. Дифракція світла охоплює сукупність
явищ, які спостерігаються, коли світло проходить через малі отвори або зустрічає
перешкоди. Внаслідок дифракції світло потрапляє в область геометричної тіні. Для
практичного спостереження дифракції необхідно щоб розміри перешкод або отворів були
одного порядку.
У нашому випадку роль лінзи виконує кришталик ока, який збирає на сітківці паралельні
пучки променів, одержані в наслідок дифракції на гратці. При цьому кут між напрямом
зору на нульвий максимум і максимум довільного порядку m дорівнює куту дифракції φ,
який забезпечує умову цього максимуму.
Отже λ = ( d sinφ ) / m
Цей вираз дозволяє знаходити довжини хвиль вимірювання, якщо відомо sinφ та m.
Оскільки практично завжди x<<l ( де х – віддаль між максимумами m –го порядку ) для
визначення sinφ використовують умову
sinφ ~ tgφ = x / 2L
Тоді довжина світлової хвилі λ може бути визначена із співвідношення
λ = xd / 2Lm
кольори
х, м
L1, м
λ1, нм
L2, м
λ2, нм
λсер, нм
∆ λ, нм
δλ, %
Червоний
0,07
0,65
538
0,35
493
515,5
22,5
4
Зелений
0,07
0,74
473
0,41
427
450
23
5
Фіолетовий
0,07
0,84
417
0,46
384
400,5
16,5
5
Довжина хвилі –
λ1ч = (0,07*10-5)/(2*0,65*1) = 538нм
λ2ч = (0,07*10-5)/(2*0,355*2) = 493нм
λ1з = (0,07*10-5)/(2*0,74) = 473нм
λ2з = (0,07*10-5)/(2*0,41*2) = 427нм
λ1ф = (0,07*10-5)/(2*0,84*1) = 417нм
λ2ф = (0,07*10-5)/(2*0,46*2) = 384нм
Середнє значення
λсер.ч = (λ1ч + λ2ч)/2 = (538 + 493)/2 = 515,5 нм
λсер.з = (λ1з + λ2з)/2 = (473 + 427)/2 = 450 нм
λсер.ф = (λ1ф + λ2ф)/2 = (417 + 384)/2 = 400,5 нм
∆ λч = λ1ч + λсер.ч = 538 – 515,5 = 22,5 нм
∆ λз = λ1з + λсер.з = 473 – 450 = 23 нм
∆ λф = λ1ф + λсер.ф = 417 – 400,5 = 16,5 нм
δλ1 = ∆ λч / λсер.ч = 22,5 / 515,5 = 4%
δλ2 = ∆ λз / λсер.з = 23 / 450 = 5%
δλ3 = ∆ λф / λсер.ф = 16,5 / 400,5 = 4%
Висновок Я на цій лабораторній роботі навчився визначати явища дифракції та
знаходити довжину світлової хвилі !
