(Обновлен)Лабораторная работа 6 ГДЗ Мякишев 11 класс (Физика)

Цель работы: получить дифракционный спектр и определять длину волны света.
Оборудование: дифракционная решетка 1 в держателе2, линейка 3, по которой может перемещаться экран 4 с узкой щелью 5 посередение, на экране линейка с миллиметровыми делениями(рис.Л.9). Установка крепится на штативе 6. За экраном находится источник света.
Порядок выполнения работы
1. Соберите установку согласно рисунку Л.9. Экран должен находиться на расстоянии 50 см от решетки.
2. Убедитесь в том, что если смотреть, сквозь решетку и прорезь в экране на источник света, то на черном фоне экрана наблюдаются дифракционные спектры первого и второго порядков. Если картинка смещена, то, перемещая решетку в держателе, установите ее так, чтобы дифракционные спектры были параллельны шкале экрана.
3. Составьте самостоятельную таблицу, куда вы будете заносить значения измеренных величин.
4. Измерьте расстояния, равные 2х, между линиями сначала красного, а затем фиолетового цвета в спектре первого порядка.
5. Измерьте расстояние lот дифракционной решетки до экрана.
6. Занесите в таблицу период d дифракционной решетки (он указан на самой решетке).
7. Вычислите длину волны красного цвета в спектре первого порядка справа и слева от щели в экране, определите среднее значение результатов измерений.
8. Повторите то же для фиолетового цвета.
9. Сравните полученные результаты с длинами волн красного и фиолетового цвета на рисунке V, 1 цветной вклейки.
Контрольный вопрос
Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного?

Ход работы

Для определения длины световой волны используем формулу дифракционной решётки:

$$d\sin\varphi=k\lambda$$

При малых углах $$\sin\varphi \approx \tan\varphi=\frac{b}{l}$$, поэтому

$$\lambda=\frac{db}{kl}$$

Для спектра первого порядка $$k=1$$.

По данным работы:

$$l=50\ \text{см}=0{,}4\ \text{м}, \qquad d=10\ \text{мкм}=10^{-5}\ \text{м}$$

Для красной линии:

$$ \lambda_1=\frac{db}{l}=\frac{10^{-5}\cdot 28\cdot 10^{-3}}{0{,}4}=70\cdot 10^{-8}\ \text{м}=700\ \text{нм} $$
$$ \lambda_2=\frac{10^{-5}\cdot 27\cdot 10^{-3}}{0{,}4}=67{,}5\cdot 10^{-8}\ \text{м}=675\ \text{нм} $$
$$ \lambda_{\text{ср}}=\frac{700+675}{2}=687{,}5\ \text{нм} $$

Для фиолетовой линии:

$$ \lambda_1=\frac{10^{-5}\cdot 17\cdot 10^{-3}}{0{,}4}=42{,}5\cdot 10^{-8}\ \text{м}=425\ \text{нм} $$
$$ \lambda_2=\frac{10^{-5}\cdot 18\cdot 10^{-3}}{0{,}4}=45\cdot 10^{-8}\ \text{м}=450\ \text{нм} $$
$$ \lambda_{\text{ср}}=\frac{425+450}{2}=437{,}5\ \text{нм} $$

Полученные значения близки к табличным длинам волн красного и фиолетового света, значит измерения выполнены достаточно точно.

Дифракционный спектр отличается от дисперсионного тем, что он возникает при дифракции на решётке и состоит из нескольких порядков спектра по обе стороны от центрального максимума. Дисперсионный спектр получается при преломлении света в призме и является непрерывным.

Ответ

$$\lambda_{\text{красн. ср}} \approx 687{,}5\ \text{нм}, \qquad \lambda_{\text{фиол. ср}} \approx 437{,}5\ \text{нм}.$$