"Meranie vlnovej dĺžky svetla pomocou difrakčnej mriežky"
Belyan L.F.,
učiteľ fyziky
MBOU "Stredná škola č. 46"
Mesto Bratsk
Účel práce:
Pokračujte v rozvíjaní myšlienok o fenoméne difrakcie.
Preštudujte si metódu určenia vlnovej dĺžky svetla pomocou difrakčnej mriežky so známou periódou.
k =-3 k=-2 k=-1 k=0 k=1 k=2 k=3
Vybavenie:
1.Pravítko
2.Difrakčná mriežka
3. Zástena s úzkou vertikálnou štrbinou v strede
4. Svetelný zdroj – laser (monochromatický svetelný zdroj)
Difrakčná mriežka
Difrakčná mriežka je súbor veľkého počtu veľmi úzkych štrbín oddelených nepriehľadnými medzerami.
a - šírka priehľadných pruhov
b - šírka nepriehľadných pruhov
d = a + b
d- perióda difrakčnej mriežky
Odvodenie pracovného vzorca:
Maximálne
Sveta
a
Mriežka
Obrazovka
d hriech φ = k λ
pretože potom sú uhly malé
hriech φ = tg φ teda
Tabuľka merania
Poradie spektra
V
a
m
d
m
m
10 -9 m
St
10 -9 m
VÝPOČTY:
1 . =
2. =
3. =
priemer =
Tabuľkové hodnoty:
λ cr = 760 nm
Vo výstupe porovnajte namerané hodnoty vlnovej dĺžky a tabuľkové hodnoty.
Bezpečnostné otázky:
1. Ako sa mení vzdialenosť medzi maximami difrakčného obrazca, keď sa clona vzďaľuje od mriežky?
2. Koľko rádov spektra možno získať z difrakčných mriežok použitých v práci?
ZDROJE:
fyzika. 11. trieda. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Charugin V.M.
Učebnica pre všeobecnovzdelávacie inštitúcie.
Základné a profilové úrovne.
http://ege-study.ru/difrakciya-sveta/
http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/in_dif.htm
http://www.physics.ru/courses/op25part2/content/chapter3/section/paragraph10/theory.html#.WGEjg1WLTIU
Federálna štátna vzdelávacia inštitúcia
vyššie odborné vzdelanie
"Sibírska federálna univerzita"
Ústav urbanistického plánovania, manažmentu a regionálnej ekonomiky
Katedra fyziky
Laboratórna správa
Meranie vlnovej dĺžky svetla pomocou difrakčnej mriežky
učiteľ
V.S. Ivanova
Študent PE 07-04
K.N. Dubinskaja
Krasnojarsk 2009
Účel práce
Štúdium difrakcie svetla na jednorozmernej mriežke, meranie vlnovej dĺžky svetla.
Stručný teoretický úvod
Jednorozmerná difrakčná mriežka je séria priehľadných paralelných štrbín rovnakej šírky a, oddelených rovnakými nepriehľadnými medzerami b. Súčet veľkostí priehľadných a nepriehľadných oblastí sa zvyčajne nazýva perióda alebo mriežková konštanta d.
Perióda mriežky súvisí s počtom čiar na milimeter n vzťahom
Celkový počet čiar mriežky N sa rovná
kde l je šírka mriežky.
Difrakčný obrazec na mriežke je určený ako výsledok vzájomnej interferencie vĺn prichádzajúcich zo všetkých N štrbín, t.j. Difrakčná mriežka vykonáva viaclúčovú interferenciu koherentných difraktovaných lúčov svetla prichádzajúceho zo všetkých štrbín.
Nechajte paralelný lúč monochromatického svetla s vlnovou dĺžkou
. Za mriežkou sa v dôsledku difrakcie budú lúče šíriť rôznymi smermi. Pretože sú štrbiny v rovnakej vzdialenosti od seba, rozdiely dráhy ∆ sekundárnych lúčov vytvorených podľa Huygens-Fresnelovho princípu a prichádzajúcich zo susedných štrbín v rovnakom smere budú v celej mriežke rovnaké a rovnaké.Ak je tento dráhový rozdiel násobkom celého počtu vlnových dĺžok, t.j.
potom sa pri interferencii objavia hlavné maximá v ohniskovej rovine šošovky. Tu m = 0,1,2, … je poradie hlavných maxím.
Hlavné maximá sú umiestnené symetricky vzhľadom k stredu alebo nule, pričom m = 0, čo zodpovedá svetelným lúčom, ktoré prešli mriežkou bez odchýlok (nelomené,
= 0). Rovnosť (2) sa nazýva podmienka pre hlavné maximá na mriežke. Každá štrbina tiež vytvára svoj vlastný difrakčný obrazec. V tých smeroch, v ktorých jedna štrbina vytvára minimá, budú tiež pozorované minimá z iných štrbín. Tieto minimá sú určené stavomPoloha hlavných maxím závisí od vlnovej dĺžky λ. Preto, keď biele svetlo prechádza mriežkou, všetky maximá, okrem centrálneho (m = 0), sa rozložia na spektrum, ktorého fialová časť bude smerovať k stredu difrakčného obrazca a červená časť bude tvárou von. Táto vlastnosť difrakčnej mriežky sa využíva na štúdium spektrálneho zloženia svetla, t.j. ako spektrálne zariadenie možno použiť difrakčnú mriežku.
Označme vzdialenosť medzi stredom nulového maxima a maximami 1,2, ... m-tých rádov x 1 x 2 ... x t a vzdialenosť medzi rovinou difrakčnej mriežky a clonou -L . Potom sínus difrakčného uhla
Pomocou posledného vzťahu možno z podmienky hlavných maxím určiť λ ľubovoľnej čiary v spektre.
IN experimentálne nastavenie k dispozícii:
S - svetelný zdroj, CL - šošovka kolimátora, S - štrbina na obmedzenie veľkosti svetelného lúča, PL - zaostrovacia šošovka, DR - difrakčná mriežka s periódou d = 0,01 mm, E - clona na pozorovanie difrakčného obrazca. Na prácu v monochromatickom svetle sa používajú filtre.
Pracovný poriadok
1. Umiestnite inštalačné časti pozdĺž 1 osi v uvedenom poradí a pripevnite list papiera na obrazovku.
2. Zapnite zdroj svetla S. Nainštalujte biely filter.
3. Pomocou pravítka pripevneného k inštalácii zmerajte vzdialenosť L od mriežky k obrazovke.
L1 = 13,5 cm = 0,135 m, L2 = 20,5 cm = 0,205 m.
4. Označte na papieri stredy nuly, prvého a ostatných maxima vpravo a vľavo od stredu. Zmerajte vzdialenosť x 1, x 2 s extrémnou presnosťou.
5. Vypočítajte vlnové dĺžky prepustené svetelným filtrom.
6. Nájdite aritmetický priemer vlnovej dĺžky pomocou vzorca
7. Vypočítajte absolútnu chybu merania pomocou vzorca
Lekcia-výskum
Samokontrolný stôl
| Multimédiá | Stránky histórie | Dôveruj ale preveruj | Podmienky. Vzorce. | Okrem toho |
||
| študent | ||||||
Testovanie
Lekcia-výskum
na tému „Určenie vlnovej dĺžky svetla“
Samokontrolný stôl
Celé meno študenta ____________________________
| Testovanie ( úroveň A, B, C ) | Multimédiá | Stránky histórie | Dôveruj ale preveruj | Podmienky. Vzorce. | Okrem toho |
|
| študent | ||||||
Testovanie
"Vývoj lekcie"
Lekcia – výskum
(11. ročník)
Stanovenie dĺžky
svetelná vlna
Učiteľ: Radchenko M.I.
Predmet: Stanovenie vlnovej dĺžky svetla. Laboratórna práca "Meranie vlnovej dĺžky svetla."
Lekcia – výskum. ( Aplikácia.)
Ciele:
Zhrnúť, systematizovať poznatky o povahe svetla, experimentálne preskúmať závislosť vlnovej dĺžky svetla od iných fyzikálnych veličín, naučiť vidieť prejavy študovaných vzorcov v živote okolo nás, rozvíjať zručnosti tímová práca v kombinácii so samostatnosťou žiaka, pestovanie motívov učenia.
Bezpochyby všetky naše vedomosti začínajú skúsenosťou.
Kant Immanuel
(nemecký filozof, 1724-1804)
Dekorácia - portréty vedcov, životopis, úspechy vo vede. Hlavné väzby vedeckej tvorivosti: počiatočné fakty, hypotéza, dôsledky, experiment, počiatočné fakty.
Pokrok v lekcii
Org. moment.
Úvodný prejav učiteľa. Téma hodiny a ciele sú vytvorené v Power Pointe, premietané cez sieť na obrazovky monitorov a interaktívnu tabuľu.
Učiteľ číta a vysvetľuje slová epigrafu a hlavné väzby vedeckej tvorivosti
Aktualizácia vedomostí. Opakovanie, zovšeobecnenie preberanej látky o podstate svetla. Riešenie problémov. Študenti prezentujú výsledky svojho teoretického výskumu, pripravené vo forme Power Point prezentácií (disperzia, interferencia, difrakcia svetla, difrakčná mriežka. Aplikácie).
Vykonávanie laboratórnych prác"Meranie vlnovej dĺžky svetla."(Príloha, učebnicový materiál.) Analýza získaných výsledkov, závery.
Počítačové testovanie.Úlohy sú pripravené v štyroch stupňoch náročnosti. Výsledok sa zapíše do „Tabuľky sebakontroly“. ( Aplikácia).
Zhrnutie.
Žiaci vypĺňajú tabuľky sebakontroly známkou podľa rôzne druhyčinnosti.
Učiteľ spolu so žiakmi analyzuje výsledky práce.
Zobraziť obsah dokumentu
"Svetelné javy úroveň A"
SVETELNÉ JAVY
Úroveň A
A. TV.
B. Zrkadlo.
G. Sun.
2. Na zistenie rýchlosti svetla v neznámej priehľadnej látke stačí určiť...
A. Hustota.
B. Teplota.
B. Elasticita.
G. Tlak.
D. Index lomu.
3. svetelná vlna charakterizované vlnovou dĺžkou, frekvenciou a rýchlosťou šírenia. Pri prechode z jedného prostredia do druhého sa nemení...
A. Rýchlosť.
B. Teplota.
B. Vlnová dĺžka.
D. Len frekvencia.
D. Index lomu.
4. Optický systém oka vytvára obraz vzdialených predmetov za sietnicou. O akú poruchu zraku ide a aké šošovky sú potrebné pre okuliare?
B. Krátkozrakosť, zberateľstvo.
B. Neexistuje žiadna vizuálna chyba.
5. Ak je index lomu diamantu 2,4, potom rýchlosť svetla (c=3*108 m/s)
v diamante sa rovná...
A. 200 000 km/s.
B. 720000 km/s.
V. 125000 km/s.
G. 725000 km/s.
D. 300 000 km/s.
B. Vlnová dĺžka sa mení.
D. Rovnaká je len frekvencia.
7. Osoba sa približuje k rovinnému zrkadlu rýchlosťou 2 m/s. Rýchlosť, s akou sa približuje k svojmu obrazu...
A. Blesk.
B. Lesk drahých kameňov.
V. Rainbow.
G. Tieň zo stromu.
9. Počas prevádzky by svetlo malo padať...
A. Správne.
B. Zhora.
G. Predné.
10.
A. Ploché zrkadlo.
B. Sklenená doska.
B. Spojovacia šošovka.
D. Divergujúca šošovka.
11. Na sietnici oka obraz...
Zobraziť obsah dokumentu
"Svetelné javy úroveň B"
SVETELNÉ JAVY
Úroveň B
1. Na zistenie rýchlosti svetla v neznámej priehľadnej látke stačí určiť...
A. Hustota.
B. Teplota.
B. Elasticita.
G. Tlak.
D. Index lomu.
2. Svetelná vlna je charakterizovaná vlnovou dĺžkou, frekvenciou a rýchlosťou šírenia. Pri prechode z jedného prostredia do druhého sa nemení...
A. Rýchlosť.
B. Teplota.
B. Vlnová dĺžka.
D. Len frekvencia.
D. Index lomu.
3. Optický systém oka vytvára obraz vzdialených predmetov za sietnicou. O akú poruchu zraku ide a aké šošovky sú potrebné pre okuliare?
A. Ďalekozrakosť, zberateľstvo.
B. Krátkozrakosť, zberateľstvo.
B. Neexistuje žiadna vizuálna chyba.
G. Krátkozrakosť, rozptyl.
D. Ďalekozrakosť, rozptyl.
4. Ak je index lomu diamantu 2,4, potom rýchlosť svetla (c=3*108 m/s)
v diamante sa rovná...
A. 200 000 km/s.
B. 720000 km/s.
V. 125000 km/s.
G. 725000 km/s.
D. 300 000 km/s.
5. Určte vlnovú dĺžku, ak jej rýchlosť je 1500 m/s a frekvencia kmitov je 500 Hz.
B. 7,5 x 105 m.
D. 0,75*105 m.
6. Odrazená vlna nastane, ak...
A. Vlna dopadá na rozhranie medzi médiami s rôznou hustotou.
B. Vlna dopadá na rozhranie medzi médiami s rovnakou hustotou.
B. Vlnová dĺžka sa mení.
D. Rovnaká je len frekvencia.
D. Index lomu je rovnaký.
7. Osoba sa približuje k rovinnému zrkadlu rýchlosťou 2 m/s. Rýchlosť, s akou sa približuje k svojmu obrazu, je...
8. Ktorý z nasledujúcich javov sa vysvetľuje priamočiarym šírením svetla?
A. Blesk.
B. Trblietky z drahých kameňov.
V. Rainbow.
G. Tieň zo stromu.
9. Ktoré optický prístroj môže poskytnúť zväčšený a skutočný obraz objektu?
A. Ploché zrkadlo.
B. Sklenená doska.
B. Spojovacia šošovka.
D. Divergujúca šošovka.
10. Obraz na sietnici...
A. Rozšírené, priame, skutočné.
B. Zmenšený, prevrátený (obrátený), skutočný.
B. Zmenšené, priame, imaginárne.
D. Zväčšené, prevrátené (obrátené), imaginárne.
11. Nájdite periódu mriežky, ak bol difrakčný obraz prvého rádu získaný vo vzdialenosti 2,43 cm od centrálneho a vzdialenosť od mriežky k obrazovke bola 1 m. Mriežka bola osvetlená svetlom s vlnovou dĺžkou 486 nm.
Zobraziť obsah dokumentu
"Svetelné javy úroveň D"
SVETELNÉ JAVY
Úroveň D
1.Z nižšie uvedených telies vyberte teleso, ktoré je prirodzeným zdrojom svetla.
A. TV.
B. Zrkadlo.
G. Sun.
2. Uhol dopadu svetelného lúča je 30º. Uhol odrazu svetelného lúča sa rovná:
3. Kedy zatmenie Slnka na Zemi vzniká tieň a penumbra z Mesiaca (pozri obrázok). Čo vidí človek v tieni v bode A? 
4. Pomocou difrakčnej mriežky s periódou 0,02 mm bol získaný prvý difrakčný obraz vo vzdialenosti 3,6 cm od centrálneho maxima a vo vzdialenosti 1,8 m od mriežky. Nájdite vlnovú dĺžku svetla.
5. Ohnisková vzdialenosť bikonvexnej šošovky je 40 cm Aby bol obraz predmetu v životnej veľkosti, musí byť umiestnený od šošovky vo vzdialenosti rovnajúcej sa ...
6. Prvé difrakčné maximum pre svetlo s vlnovou dĺžkou 0,5 mikrónu sa pozoruje pod uhlom 30 stupňov k normále. Pri 1 mm obsahuje difrakčná mriežka čiary...
7. Pri fotografovaní zo vzdialenosti 200 m nám výška stromčeka na negatíve vyšla 5 mm. Ak je ohnisková vzdialenosť objektívu 50 mm, tak skutočná výška stromčeka...
8. Na zistenie rýchlosti svetla v neznámej priehľadnej látke stačí určiť...
A. Hustota.
B. Teplota.
B. Elasticita.
G. Tlak.
D. Index lomu.
9. Svetelná vlna je charakterizovaná vlnovou dĺžkou, frekvenciou a rýchlosťou šírenia. Pri prechode z jedného prostredia do druhého sa nemení...
A. Rýchlosť.
B. Teplota.
B. Vlnová dĺžka.
D. Len frekvencia.
D. Index lomu.
10. Optická sústava oka vytvára obraz vzdialených predmetov za sietnicou. O akú poruchu zraku ide a aké šošovky sú potrebné pre okuliare?
A. Ďalekozrakosť, zberateľstvo.
B. Krátkozrakosť, zberateľstvo.
B. Neexistuje žiadna vizuálna chyba.
G. Krátkozrakosť, rozptyl.
D. Ďalekozrakosť, rozptyl.
11. Určte vlnovú dĺžku, ak jej rýchlosť je 1500 m/s a frekvencia kmitov je 500 Hz.
B. 7,5 x 105 m.
D. 0,75*105 m.
12. Ak je index lomu diamantu 2,4, potom rýchlosť svetla (c=3*108 m/s)
v diamante sa rovná...
A. 200 000 km/s.
B. 720000 km/s.
V. 125000 km/s.
G. 725000 km/s.
D. 300 000 km/s.
13. Odrazená vlna nastane, ak...
A. Vlna dopadá na rozhranie medzi médiami s rôznou hustotou.
B. Vlna dopadá na rozhranie medzi médiami s rovnakou hustotou.
B. Vlnová dĺžka sa mení.
D. Rovnaká je len frekvencia.
D. Index lomu je rovnaký.
14. Osoba sa približuje k rovinnému zrkadlu rýchlosťou 2 m/s. Rýchlosť, s akou sa približuje k svojmu obrazu...
15. Nájdite periódu mriežky, ak bol difrakčný obraz prvého rádu získaný vo vzdialenosti 2,43 cm od centrálneho a vzdialenosť od mriežky k obrazovke bola 1 m. Mriežka bola osvetlená svetlom s vlnovou dĺžkou 486 nm.
16. Optický systém oka sa prispôsobuje vnímaniu predmetov nachádzajúcich sa v rôznych vzdialenostiach vďaka...
A. Zmeny v zakrivení šošovky.
B. Približovanie a vzďaľovanie predmetov.
G. Ľahké podráždenie.
1 7. Ktorý z nasledujúcich javov sa vysvetľuje priamočiarym šírením svetla?
A. Blesk.
B. Trblietky z drahých kameňov.
V. Rainbow.
G. Tieň zo stromu.
18. Aké optické zariadenie dokáže vytvoriť zväčšený a skutočný obraz objektu?
A. Ploché zrkadlo.
B. Sklenená doska.
B. Spojovacia šošovka.
D. Divergujúca šošovka.
19. Počas prevádzky by svetlo malo padať...
A. Správne.
B. Zhora.
G. Predné.
20. Na sietnici oka obraz...
A. Rozšírené, priame, skutočné.
B. Zmenšený, prevrátený (obrátený), skutočný.
B. Zmenšené, priame, imaginárne.
D. Zväčšené, prevrátené (obrátené), imaginárne.
"Difrakčná mriežka."
Difrakčná mriežka
Dizajn pozoruhodného optického zariadenia, difrakčnej mriežky, je založený na fenoméne difrakcie.
Určenie vlnovej dĺžky svetla
AC=AB*sin φ=D*sin φ
Kde k=0,1,2...
Zobraziť obsah prezentácie
"Difrakcia"
Difrakcia
odchýlka od priamky
šírenie vĺn, ohýbanie vĺn okolo prekážok
Difrakcia
mechanické vlny
Difrakcia
Skúsenosti Jung
Fresnelova teória
Mladý Thomas (1773-1829) anglický vedec
Fresnel Augustin (1788 - 1821) francúzsky fyzik
Zobraziť obsah prezentácie
"interferencia"
Rušenie
Sčítanie v priestore vĺn, v ktorom sa vytvára časovo konštantné rozloženie amplitúd výsledných kmitov.
Objav rušenia
Fenomén interferencie pozoroval Newton
Objav a termín rušenie patrí Jungovi
Podmienka maxima
- Amplitúda kmitov média v danom bode je maximálna, ak sa rozdiel v dráhach dvoch vĺn vyvolávajúcich kmity v tomto bode rovná celému počtu vlnových dĺžok.
∆ d = k λ
Minimálny stav
- Amplitúda kmitov média v danom bode je minimálna, ak sa rozdiel v dráhach dvoch vĺn, ktoré vybudia kmity v tomto bode, rovná nepárnemu počtu polvĺn.
∆ d=(2k+1) λ /2
« Bublina, vznášajúce sa vo vzduchu... svieti všetkými odtieňmi farieb, ktoré sú vlastné okolitým objektom. Mydlová bublina je možno najúžasnejším zázrakom prírody."
Mark Twain
Interferencia v tenkých vrstvách
- Rozdiel vo farbe je spôsobený rozdielom vo vlnovej dĺžke. Svetelné lúče rôzne farby zodpovedajú vlnám rôznych dĺžok. Pre vzájomné zosilnenie vĺn sú potrebné rôzne hrúbky filmu. Preto, ak má fólia nerovnakú hrúbku, potom pri osvetlení bielym svetlom by sa mali objaviť rôzne farby.
- Jednoduchý interferenčný obrazec vzniká v tenkej vrstve vzduchu medzi sklenenou doskou a na nej umiestnenou rovinnou konvexnou šošovkou, ktorej sférická plocha má veľký polomer zakrivenia.
- Vlny 1 a 2 sú koherentné. Ak druhá vlna zaostáva za prvou o celé číslo vlnových dĺžok, potom, keď sa sčítajú, vlny sa navzájom posilňujú. Oscilácie, ktoré spôsobujú, sa vyskytujú v jednej fáze.
- Ak druhá vlna zaostáva za prvou o nepárny počet polvĺn, potom sa nimi spôsobené kmity vyskytnú v opačných fázach a vlny sa navzájom rušia.
- Kontrola kvality povrchovej úpravy.
- Medzi povrchom vzorky a veľmi hladkou referenčnou doskou je potrebné vytvoriť tenkú klinovitú vrstvu vzduchu. Potom nepravidelnosti spôsobia viditeľné ohýbanie interferenčných prúžkov.
- Osvetľujúca optika. Časť lúča po opakovanom odraze od vnútorných plôch ešte prechádza optickým zariadením, ale je rozptýlená a už sa nepodieľa na vytváraní jasného obrazu. Na odstránenie týchto následkov sa používa potiahnutá optika. Na povrch optického skla sa nanesie tenký film. Ak sú amplitúdy odrazených vĺn rovnaké alebo veľmi blízko seba, potom bude zánik svetla úplný. Útlm odrazených vĺn na šošovkách znamená, že všetko svetlo prechádza šošovkou.
Zobraziť obsah prezentácie
"Určenie vlnovej dĺžky svetla l p"
Vzorec:
λ =( d hriech φ ) /k ,
Kde d - mriežkové obdobie, k – poradie spektra, φ – uhol, pri ktorom je pozorované maximum svetla
Vzdialenosť a sa meria pozdĺž pravítka od mriežky k obrazovke, vzdialenosť b sa meria pozdĺž mierky obrazovky od štrbiny po zvolenú čiaru spektra
Maximálne svetlo
Konečný vzorec
λ = db/ka
svetelná vlna
Interferenčné experimenty umožňujú merať vlnovú dĺžku svetla: je veľmi malá - od 4 * 10 -7 do 8 * 10 -7 m
Laboratórna práca č.6.
Meranie svetelných vĺn.
Vybavenie: difrakčná mriežka s periódou 1/100 mm alebo 1/50 mm.
Schéma inštalácie:
Držiak.
Čierna obrazovka.
Úzka vertikálna medzera.
Účel práce: experimentálne stanovenie svetelná vlna pomocou difrakčnej mriežky.
Teoretická časť:
Difrakčná mriežka je súbor veľkého počtu veľmi úzkych štrbín oddelených nepriehľadnými medzerami.
Zdroj
Vlnová dĺžka je určená vzorcom:
Kde d je mriežková perióda
k – poradie spektra
Uhol, pri ktorom je pozorované maximum svetla
Rovnica difrakčnej mriežky:
Keďže uhly, pri ktorých sa pozorujú maximá 1. a 2. rádu, nepresahujú 5, namiesto sínusov uhlov možno použiť ich dotyčnice.
teda
Vzdialenosť A počítať pomocou pravítka od mriežky k obrazovke, vzdialenosť b– pozdĺž škály obrazovky od štrbiny po zvolenú čiaru spektra.
Konečný vzorec na určenie vlnovej dĺžky je
V tejto práci nie je odhadnutá chyba merania vlnovej dĺžky z dôvodu určitej neistoty pri výbere strednej časti spektra.
Približný postup prác:
b = 8 cm, a = 1 m; k = 1; d = 10-5 min
(červená)
d – mriežkové obdobie
Záver: Po experimentálnom meraní vlnových dĺžok červeného svetla pomocou difrakčnej mriežky sme dospeli k záveru, že nám umožňuje veľmi presne merať vlnové dĺžky svetla.
Laboratórna práca č.5
Laboratórna práca č.5
Stanovenie optickej mohutnosti a ohniskovej vzdialenosti zbernej šošovky.
Výbava: pravítko, dva pravouhlý trojuholník, zbiehavá šošovka s dlhým ohniskom, žiarovka na stojane s uzáverom, zdroj energie, vypínač, prepojovacie vodiče, clona, vodiaca lišta.
Teoretická časť:
Najjednoduchší spôsob merania optickej mohutnosti a ohniskovej vzdialenosti šošovky je založený na vzorci šošovky
d – vzdialenosť od objektu k šošovke
f – vzdialenosť od objektívu k obrázku
F – ohnisková vzdialenosť
Optická sila šošovky je množstvo
Použitým predmetom je písmeno žiariace rozptýleným svetlom v uzávere iluminátora. Na obrazovke sa zobrazí skutočný obraz tohto písmena.
Skutočný obrátený obrázok zväčšený:
Imaginárny priamy obrázok zväčšený:
Približný postup prác:
F = 8 cm = 0,08 m
F = 7 cm = 0,07 m
F = 9 cm = 0,09 m
Laboratórna práca č.4
Laboratórna práca č.4
Meranie indexu lomu skla
študentka 11. ročníka „B“ Alekseeva Maria.
Účel práce: meranie indexu lomu sklenenej dosky v tvare lichobežníka.
Teoretická časť: index lomu skla vzhľadom na vzduch je určený vzorcom:
Tabuľka výpočtov:
Výpočty:
n pr1= A.E.1 / DC1 = 34 mm/22 mm = 1,5
n pr2= A.E.2 / DC2 = 22 mm/14 mm = 1,55
Záver: Stanovením indexu lomu skla je možné dokázať, že táto hodnota nezávisí od uhla dopadu.
Laboratórna práca z fyziky č.3
Laboratórna práca z fyziky č.3
žiaci 11. ročníka "B"
Alekseeva Mária
Určenie zrýchlenia voľného pádu pomocou kyvadla.
Vybavenie:
Teoretická časť:
Na meranie gravitačného zrýchlenia sa používajú rôzne gravimetre, najmä kyvadlové zariadenia. S ich pomocou je možné merať gravitačné zrýchlenie s absolútnou chybou rádovo 10 -5 m/s 2 .
Práca využíva najjednoduchšie kyvadlové zariadenie - guľu na šnúrke. Keď je veľkosť guľôčky malá v porovnaní s dĺžkou závitu a malými odchýlkami od rovnovážnej polohy, perióda kmitania sa rovná
Pre zvýšenie presnosti merania periódy je potrebné merať čas t zvyškovo veľkého počtu N úplných kmitov kyvadla. Potom bodka
A gravitačné zrýchlenie možno vypočítať pomocou vzorca
Vykonanie experimentu:
Položte statív na okraj stola.
Na jeho hornom konci pripevnite krúžok so spojkou a zaveste z neho guľu na niť. Lopta by mala visieť vo vzdialenosti 1-2 cm od podlahy.
Zmerajte dĺžku l kyvadla pomocou pásky.
Kyvadlo vybudíte do kmitania vychýlením lopty do strany o 5-8 cm a uvoľnením.
Zmerajte čas t 50 kmitov kyvadla v niekoľkých experimentoch a vypočítajte t cf:
Vypočítajte priemernú absolútnu chybu merania času a výsledky zapíšte do tabuľky.
Vypočítajte zrýchlenie voľného pádu pomocou vzorca
Určte relatívnu chybu merania času.
Určte relatívnu chybu pri meraní dĺžky kyvadla
Vypočítajte relatívnu chybu merania g pomocou vzorca
Záver: Ukazuje sa, že zrýchlenie voľného pádu merané pomocou kyvadla sa približne rovná tabuľkovému zrýchleniu voľného pádu (g = 9,81 m/s 2) s dĺžkou závitu 1 meter.
Alekseeva Maria, študentka 11. ročníka „B“ telocvičňa č.201, Moskva
Učiteľ fyziky na gymnáziu č.201 Lvovsky M.B.
Laboratórna práca z fyziky č.7
Žiačky 11. ročníka “B” Mária Sadyková
Pozorovanie spojitých a čiarových spektier.
O 
vybavenie: premietacia aparatúra, spektrálne trubice s vodíkom, neónom alebo héliom, vysokonapäťová tlmivka, zdroj energie, statív, spojovacie vodiče, sklenená platňa so skosenými hranami.
Účel práce: používaním potrebné vybavenie pozorovať (experimentálne) spojité spektrum, neón, hélium alebo vodík.
Postup prác:
Položte tanier vodorovne pred oko. Cez okraje pozorujeme na obrazovke obraz posuvnej štrbiny premietacieho aparátu. Primárne farby výsledného spojitého spektra vidíme v nasledujúcom poradí: fialová, modrá, azúrová, zelená, žltá, oranžová, červená.
Toto spektrum je spojité. To znamená, že spektrum obsahuje vlny všetkých vlnových dĺžok. Zistili sme teda, že spojité spektrá vytvárajú telesá v pevnom alebo kvapalnom stave, ako aj vysoko stlačené plyny.
Vidíme veľa farebných čiar oddelených širokými tmavými pruhmi. Prítomnosť čiarového spektra znamená, že látka vyžaruje svetlo len pri veľmi špecifickej vlnovej dĺžke.
Spektrum vodíka: fialová, modrá, zelená, oranžová.
Oranžová čiara spektra je najjasnejšia.
Spektrum hélia: modrá, zelená, žltá, červená.
Najjasnejšia čiara je žltá čiara.
Na základe našich skúseností môžeme usúdiť, že čiarové spektrá zobrazujú všetky látky v plynnom skupenstve. V tomto prípade je svetlo vyžarované atómami, ktoré prakticky navzájom neinteragujú. Izolované atómy vyžarujú presne definované vlnové dĺžky.
PRÁCA č.2
MERANIE VLNOVEJ DĹŽKY SVETLA
Účel práce: zoznámiť sa s fenoménom difrakcie svetla, vykonať merania a vypočítať vlnové dĺžky hlavných emisných čiar ortuťových pár vo viditeľnej časti spektra.
Vybavenie: iluminátory, zdroje, stupnica so štrbinou, difrakčná mriežka.
Popis metódy
Difrakcia je ohyb svetelnej vlny okolo hraníc nepriehľadných telies s tvorbou interferenčnej redistribúcie energie v rôznych smeroch.
Pomocou fenoménu difrakcie svetla môžete použiť difrakčnú mriežku na meranie vlnovej dĺžky svetla. Difrakčná mriežka je systém rovnobežných štrbín rovnakej šírky umiestnených na rovnakú vzdialenosť jeden od druhého. Vzdialenosť medzi stredmi susedných štrbín je rovná ( a + b ) = d , Kde b - šírka štrbiny, a – šírka nepriehľadnej medzery medzi štrbinami sa nazýva perióda difrakčnej mriežky (obr. 1).
Keď na mriežku dopadá rovinná monochromatická svetelná vlna, každý bod štrbín sa stáva zdrojom sekundárnych sférických koherentných vĺn šíriacich sa z mriežky všetkými smermi. Vlna sa nazýva plochá, ktorej predná časť je rovina oddeľujúca oblasť, ktorá prechádza vlnou v procese kmitania, od oblasti priestoru, do ktorej vlna ešte nedosiahla a oscilácie ešte nezačali. Ak je zberná šošovka umiestnená v dráhe vĺn za mriežkou, potom bude na obrazovke umiestnenej v ohniskovej rovine šošovky pozorovaný difrakčný obrazec: 100%">
Ak sa pridajú lúče pochádzajúce z rôznych, ale nie susedných, štrbín a vznikne dráhový rozdiel rovný nepárnemu počtu polovičných vlnových dĺžok, potom vzniknú ďalšie minimá. Ich stav má formu
Kde N – celkový početštrbiny difrakčnej mriežky,
m ¢ = 1, 2, 3,…,N – 1.
Navonok sa vzhľad dodatočných miním prejavuje v tom, že difrakčný obrazec pozostáva zo širokých tmavých pásov oddelených svetlými úzkymi čiarami hlavných maxím. Čím viac čiar obsahuje difrakčná mriežka, tým užšie sú difrakčné maximá, tým vyššie je rozlíšenie mriežky.
https://pandia.ru/text/80/046/images/image006_17.gif" width="628" height="260">
Ak na mriežku nedopadá monochromatické, ale biele svetlo, potom sa všetky hlavné maximá, okrem centrálneho, rozložia na spektrum a obrázok nadobudne podobu znázornenú na obr. 2. Z (2) je zrejmé, že v týchto spektrách sú červené lúče ďalej od stredu ako fialové, pretože l Komu > l f .
Popis inštalácie
https://pandia.ru/text/80/046/images/image008_12.gif" width="393" height="290">
Schéma inštalácie je znázornená na obr. 3. Svetlo zo zdroja 1, ktoré prešlo úzkou štrbinou 2 v kryte 3 lampy, dopadá v takmer rovnobežnom lúči na difrakčnú mriežku 5. Difrakčný obrazec je pozorovaný okom. V tomto prípade oko premieta svetelné čiary na mierku 4, na ktorej je viditeľný difrakčný obrazec.
Z trojuholníka ABC možno vidieť, že difrakčný uhol j pre jednotlivé pruhy nájdete z rovnosti
Kde L – vzdialenosť od štrbiny k difrakčnej mriežke; l – vzdialenosť od maxima nultého rádu (od medzery) k pásmu spektra, ktoré nás zaujíma.
Vykonávanie meraní
1. Zapnite iluminátor ortuťovou výbojkou, ktorá má čiarové spektrum.
2. Nainštalujte difrakčnú mriežku čo najďalej od štrbiny tak, aby boli jasne viditeľné spektrá prvého a druhého rádu. Zmerajte vzdialenosť L zo štrbiny na rošt. Rovina mriežky musí byť umiestnená kolmo na svetelné lúče.
3. Pri pohľade cez mriežku na štrbinu zmerajte na stupnici vzdialenosť od stredu štrbiny po fialovú čiaru v spektre prvého a druhého rádu. Treba merať l ’ A l ” (vpravo a naľavo od medzery). Výsledky merania zapíšte do tabuľky.
4. Pomocou vzorcov (2) a (5) určite vlnovú dĺžku fialových lúčov. Hodnota obdobia mriežky d
uvedené na inštalácii.
0 " style="border-collapse:collapse;border:none">
Poradie spektra
Vľavo l ¢ , mm
Správne l ¢¢ ,mm
hriechj
l i , mm
<l > , mm
Fialová
Oranžová
7. Zapíšte si konečný výsledok pre každú farbu:
8. Urobte záver počítaním d l rovnaké pre všetky farby. Porovnajte získané vlnové dĺžky s tabuľkovými.
Bezpečnostné otázky
1. Čo je to difrakčná mriežka?
2. Prečo rovná perióde difrakčná mriežka s 1000 čiarami na 1 mm?
3. Aká je podmienka získania hlavných maxím pri difrakcii rovinných vĺn difrakčnou mriežkou?
4. Aká je podmienka získania hlavných miním pri difrakcii rovinných vĺn difrakčnou mriežkou?
5. Čo sú Fresnelove zóny a čo určuje počet Fresnelových zón, ktoré sa zmestia na plochú štrbinu?
6. Aký je najvyšší rád spektra z difrakčnej mriežky s periódou d = 3,5 µm, ak je vlnová dĺžka svetla l = 600 nm?
7. Ako sa mení intenzita hlavných maxím so zvyšujúcim sa počtom štrbín N s difrakciou z mnohých štrbín?
8. Čo je to difrakcia svetla?