Пиши Дома Нужные Работы


Характеристики дифракционной решетки

Качество дифракционной решетки характеризуется ее угловой дисперсией и разрешающей силой.

Угловая дисперсия. Основное назначение дифракционной решетки – ус­тановление длины волны иссле­ду­е­мо­го излучения, т.е. определение разли­чия в длинах волн двух близких спек­т­раль­ных линий. Так как положение спектральных линий задается углом, определяющим направление лучей (формула 4.9), целесообразно ввести угловую дисперсию D - угловое рас­сто­я­ние между двумя линиями, отлича­ющи­ми­ся по длине волны на 1 нм (рис.4.9),

 

. (4.14)

 

Угловую дисперсию дифракционной решетки можно найти, взяв дифференциал от (4.9): d cos j dj = k d l , откуда

 

. (4.15)

 

Чем меньше период решетки d и чем выше порядок спектра k, тем больше угловая дисперсия. В пределах небольших углов (cos j » 1) можно положить

D = k / d . (4.16)

 

Возможность разрешения (т.е. раздельного восприятия) двух близких спектральных линий зависит не только от расстояния между ними, которое определяется дисперсией решетки D, но и от ширины спектрального макси­му­ма.

Если максимумы спектральных линий расположены настолько близко, а ширина максимумов так велика, что минимум между линиями исчезает (рис. 4.10, слева, сплошная кривая) или этот минимум есть, но интенсивность в промежутке между максимумами составляет более 80% от интенсивности максимума (рис. 4.10, справа, сплошная кривая), то оба максимума (l1 и l2 ) воспринимаются как один. Два близких максимума воспринимаются глазом раздельно, если интенсивность в промежутке между ними составляет не более 80% от интенсивности максимума. Согласно критерию Рэлея такое соотношение интенсивности имеет место, если середина одного максимума совпадает с краем другого.

Разрешающая сила. Разрешающей силой R решетки называется величина, обратная минимальной разности длин волн Dl взятой около некоторой длины волны l, разрешенных данной решеткой:

 

R = l / Dl .(4.17)

 

Можно показать, что

R = k N ,(4.18)

 

где N - общее число щелей решетки; k - порядок спектра.

Большая разрешающая сила решетки достигается за счет больших значений N.

Описание установки

 

Схема экспериментальной установки изображена на рис. 4.11. В нее входят осветитель O и измерительный прибор. Сам прибор состоит из двух частей: неподвижной части основания 1 и подвижной части 2. С неподвижной частью прибора жестко связаны коллиматор K (трубка с

линзами), дающий параллельный пучок света, дифракционная решетка Ди нониус Н. От постороннего света дифракционная решетка защищена крышкой. С подвижной частью прибора жестко связаны зрительная труба T и лимб 2, шкала которого разделена на 360O.


На крышке прибора с правой стороны имеется отверстие, закрытое лупой, с помощью которой отсчитывается угол положения зрительной трубы относительно лимба. Этот отсчет производится следующим образом. Число градусов и десятков минут (каждый градус разделен на 6 частей) определяется положением нуля нониуса относительно нуля основной шкалы, а число единиц минут и половин единиц минут (0,5' = 30") - совпадением делений нониуса с делениями шкалы. Примеры отсчета по шкале прибора приведены на рис. 4.12.

В передней части измерительного прибора имеется два винта 3 и 4. Винт 4 освобождает зрительную трубу при перемещении на большие углы, после чего он должен быть затянут, а винт 3 служит для точной доводки зрительной трубы на требуемое положение.

Выполнение работы

 

1. Ознакомиться с установкой, обратив особое внимание на отсчетное устройство.

2. Включив осветитель в сеть, установить нить накала лампы таким образом, чтобы центральный максимум (белая полоса) был наиболее четким.

3. Вращая зрительную трубу вправо и влево (освободить винт 4), рассмотреть вид дифракционных спектров и подсчитать число видимых дифракционных спектров слева и справа от центральной белой полосы.

4. Сделать отсчет jлеви jпрположений зрительной трубы, соответствующих линиям первого порядка (k = ± 1) красного цвета слева и справа от центральной полосы (линия 1-го порядка). То же самое выполнить для линий 2-го и 3-го порядков красного цвета (нониусом пользоваться необязательно). Результаты занести в табл. 4.1.

 

Таблица 4.1

 

Порядок спек-   Цвет линии  
тра Красный Зеленый Фиолетовый
  jлев jпр j, град l нм lср нм jлев jпр j, град l нм lср нм jлев jпр j, град l нм lср нм

 

5. По формуле вычислить углы отклонения максимумов для каждого порядка, а по формуле (4.9) определить длину волны света красного цвета и ее среднее значение (усреднение вести по номерам порядка спектра).

6. Повторить измерения и вычисления, указанные в п.п. 4 и 5, для линий фиолетового и зеленого цветов. Занести результаты в табл. 4.1.

7. По формуле (4.18) найти максимальную разрешающую способность изучаемой решетки R.

8. По формуле (4.16) определить угловую дисперсию D для всех измеренных линий спектра какого-нибудь порядка.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

 

1. Сущность явления дифракции.

2. Метод зон Френеля.

3. Дифракция Фраунгофера.

4. Условие максимумов и минимумов при дифракции на щели.

5. Дифракционная картина при дифракции на щели.

6. Дифракционная решетка, ее устройство и назначение.

7. Условие положения главных максимумов при дифракционной решетке.

8. Разрешающая способность решетки.

9. Угловая дисперсия дифракционной решетки.

10. Применение дифракционной решетки.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.