Shtëpi » 3 Si të mblidhni » Puna laboratorike 6 matja e valës së dritës. Mësimi i fizikës "matja e gjatësisë së valës së dritës duke përdorur një grilë difraksioni"

Puna laboratorike 6 matja e valës së dritës. Mësimi i fizikës "matja e gjatësisë së valës së dritës duke përdorur një grilë difraksioni"

Institucioni Arsimor Shtetëror Federal

arsimin e lartë profesional

"Universiteti Federal i Siberisë"

Instituti i Planifikimit Urbanistik, Menaxhimit dhe Ekonomisë Rajonale

Departamenti i Fizikës

Raportoni mbi punë laboratorike

Matja e gjatësisë së valës së dritës duke përdorur grilë difraksioni

Mësues

V.S. Ivanova

Nxënësi PE 07-04

K.N. Dubinskaya

Krasnoyarsk 2009

Qëllimi i punës

Studimi i difraksionit të dritës në një grilë njëdimensionale, matja e gjatësisë së valës së dritës.

Hyrje e shkurtër teorike

Një grilë difraksioni njëdimensionale është një seri çarjesh paralele transparente me gjerësi të barabartë a, të ndara nga hapësira të barabarta të errëta b. Shuma e madhësive të zonave transparente dhe të errëta zakonisht quhet perioda, ose konstanta e rrjetës d.

Periudha e grilave lidhet me numrin e vijave për milimetër n nga relacioni

Numri i përgjithshëm i linjave të rrjetit N është i barabartë me

ku l është gjerësia e grilës.

Modeli i difraksionit në një grilë përcaktohet si rezultat i ndërhyrjes së ndërsjellë të valëve që vijnë nga të gjitha çarjet N, d.m.th. Rrjeta e difraksionit kryen ndërhyrje me shumë rreze të rrezeve koherente të difraktuara të dritës që vijnë nga të gjitha çarjet.

Lëreni një rreze paralele drite monokromatike me gjatësi vale λ të përplaset në grilë. Pas grilës, si rezultat i difraksionit, rrezet do të përhapen në drejtime të ndryshme. Meqenëse të çarat janë në distanca të barabarta nga njëra-tjetra, diferencat e rrugës ∆ të rrezeve dytësore të formuara sipas parimit Huygens-Fresnel dhe që vijnë nga çarjet fqinje në të njëjtin drejtim do të jenë identike në të gjithë rrjetën dhe të barabarta.

Nëse ky ndryshim i rrugës është një shumëfish i një numri të plotë të gjatësive valore, d.m.th.

atëherë, gjatë interferencës, maksimumi kryesor do të shfaqet në rrafshin fokal të thjerrëzës. Këtu m = 0,1,2, … është rendi i maksimumit kryesor.

Maksimat kryesore janë të vendosura në mënyrë simetrike në raport me qendrën, ose zero, me m = 0, që korrespondojnë me rrezet e dritës që kalojnë nëpër grilë pa devijime (të padifraktuara, = 0). Barazia (2) quhet kushti për maksimumet kryesore në rrjetë. Çdo çarje gjithashtu formon modelin e vet të difraksionit. Në ato drejtime në të cilat një e çarë prodhon minimume, do të vërehen edhe minimale nga të çarat e tjera. Këto minimume përcaktohen nga gjendja

Pozicioni i maksimumit kryesor varet nga gjatësia e valës λ. Prandaj, kur drita e bardhë kalon nëpër një grilë, të gjitha maksimumet përveç asaj qendrore (m = 0) do të zbërthehen në një spektër, pjesa vjollce e të cilit do të përballet me qendrën e modelit të difraksionit dhe pjesa e kuqe do të kthehet nga jashtë. . Kjo veti e një grilë difraksioni përdoret për të studiuar përbërjen spektrale të dritës, d.m.th. një grilë difraksioni mund të përdoret si një pajisje spektrale.

Le të shënojmë distancën ndërmjet mesit të maksimumit zero dhe maksimumit të urdhrave 1,2, ... mth, përkatësisht, x 1 x 2 ... x t dhe distancën midis rrafshit të grilës së difraksionit dhe ekranit -L . Pastaj sinusi i këndit të difraksionit

Duke përdorur relacionin e fundit, nga kushti i maksimumit kryesor mund të përcaktohet λ e çdo linje në spektër.

Konfigurimi eksperimental përmban:

S- burim drite, CL - thjerrëza kolimator, çarje S për kufizimin e madhësisë së rrezes së dritës, lente fokusimi PL, grilë difraksioni DR me periodë d = 0,01 mm, E - ekran për vëzhgimin e modelit të difraksionit. Për të punuar në dritën monokromatike, përdoren filtra.

Urdhri i punës

    Ne rregullojmë pjesët e instalimit përgjatë 1 aksit në rendin e treguar dhe rregullojmë një fletë letre në ekran.

    Ndizni burimin e dritës S. Instaloni një filtër të bardhë.

    Duke përdorur një vizore të bashkangjitur në instalim, matni distancën L nga grila në ekran.

L 1 = 13,5 cm = 0,135 m, L 2 = 20,5 cm = 0,205 m.

    Ne shënojmë në një copë letre pikat e mesit të zeros, të parës dhe maksimaleve të tjera në të djathtë dhe të majtë të qendrës. Matni distancën x 1, x 2 me saktësi ekstreme.

    Le të llogarisim gjatësitë e valëve të transmetuara nga filtri.

    Le të gjejmë vlerën mesatare aritmetike të gjatësisë së valës duke përdorur formulën

    Le të llogarisim gabim absolut matjet duke përdorur formulën

ku n është numri i ndryshimeve, ɑ - probabiliteti i besimit matjet, t ɑ (n) – koeficienti përkatës Student.

    Ne shkruajmë rezultatin përfundimtar në formë

    Krahasojmë gjatësinë valore të fituar me vlerën teorike. Ne shkruajmë përfundimin e punës.

Përparimi i punës

Rendi maksimal

X m në të djathtë të 0

X m në të majtë të 0

Filtri i dritës - jeshil

5,3 * 10 -5 cm

5,7 * 10 -5 cm

6,9 * 10 -5 cm

Përcaktimi i gjatësisë së valës së dritës duke përdorur një grilë difraksioni

Qëllimi i punës: përcaktimi duke përdorur një grilë difraksioni të gjatësisë së valës së dritës në pjesë të ndryshme spektri i dukshëm.

Pajisjet dhe aksesorët: grilë difraksioni; shkallë e sheshtë me një çarë dhe një llambë inkandeshente me një ekran mat, të montuar në një stol optik; sundimtar milimetrik.

1. TEORIA E METODAVE

Difraksioni i valës është përkulja e valëve rreth pengesave. Pengesat kuptohen si inhomogjenitete të ndryshme që valët, veçanërisht valët e dritës, mund të përkulen, duke devijuar nga përhapja drejtvizore dhe duke hyrë në rajonin e një hije gjeometrike. Difraksioni vërehet gjithashtu kur valët kalojnë nëpër vrima, duke u përkulur rreth skajeve të tyre. Difraksioni është dukshëm i theksuar nëse dimensionet e pengesave ose vrimave janë në rendin e gjatësisë së valës, si dhe në distanca të gjata prej tyre në krahasim me madhësinë e tyre.

Difraksioni i dritës ka aplikime praktike në grilat e difraksionit. Një grilë difraksioni është çdo strukturë periodike që ndikon në përhapjen e valëve të një natyre ose një tjetër. Rrjeta më e thjeshtë e difraksionit optik është një seri e çarjeve identike paralele shumë të ngushta të ndara nga vija identike të errët. Përveç grilave të tilla transparente, ekzistojnë edhe grila të difraksionit reflektues, në të cilat drita reflektohet nga parregullsitë paralele. Rrjetat transparente të difraksionit janë zakonisht një pllakë qelqi në të cilën vizatohen (goditjet) me një diamant duke përdorur një makinë të veçantë ndarëse. Këto vija janë hapësira pothuajse plotësisht të errëta midis pjesëve të paprekura të pllakës së qelqit - të çarave. Numri i goditjeve për njësi gjatësi tregohet në rrjet. Periudha e rrjetës (konstante). d është gjerësia totale e një linje të errët plus gjerësia e një të çare transparente, siç tregohet në Fig. 1, ku supozohet se goditjet dhe vijat janë të vendosura pingul me rrafshin e vizatimit.

Lëreni një rreze paralele drite të bjerë mbi grilën (GR) pingul me rrafshin e saj, Fig. 1. Meqenëse të çarat janë shumë të ngushta, dukuria e difraksionit do të jetë e fortë, dhe valë të lehta nga çdo çarje do të shkojë në drejtime të ndryshme. Në vijim, ne do të identifikojmë valët që përhapen drejtvizor me konceptin e rrezeve. Nga i gjithë grupi i rrezeve që përhapen nga çdo çarje, ne zgjedhim një rreze rrezesh paralele që udhëtojnë në një kënd të caktuar  (këndi i difraksionit) në normalen e tërhequr në rrafshin e grilës. Nga këto rreze, merrni parasysh dy rreze, 1 dhe 2, të cilat vijnë nga dy pikat përkatëse A Dhe C foletë ngjitur, siç tregohet në Fig. 1. Le të vizatojmë një pingul të përbashkët me këto rreze AB. Në pika A Dhe C fazat e lëkundjeve janë të njëjta, por në segment CB midis rrezeve lind një ndryshim i rrugës , i barabartë me

 = d mëkati. (1)

Pas direkt AB diferenca e rrugës  ndërmjet trarëve 1 dhe 2 mbetet e pandryshuar. Siç mund të shihet nga Fig. 1, i njëjti ndryshim i rrugës do të ekzistojë midis rrezeve që vijnë në të njëjtin kënd  nga pikat përkatëse të të gjitha çarjeve ngjitur.

Oriz. 1. Kalimi i dritës nëpër një grilë difraksioni DR: L - thjerrëza mbledhëse, E - ekran për vëzhgimin e modelit të difraksionit, M - pika e konvergjencës së rrezeve paralele

Nëse tani të gjitha këto rreze, d.m.th., valët bashkohen në një pikë, atëherë ato ose do të forcohen ose do të dobësojnë njëra-tjetrën për shkak të fenomenit të ndërhyrjes. Amplifikimi maksimal, kur shtohen amplituda e valëve, ndodh nëse diferenca e rrugës ndërmjet tyre është e barabartë me një numër të plotë të gjatësive valore:  = k, ku k– numër i plotë ose zero,  – gjatësia valore. Prandaj, në drejtime që plotësojnë kushtin

d mëkat = k , (2)

do të vërehen maksimumet e intensitetit të dritës me gjatësi vale .

Për të reduktuar rrezet që vijnë në të njëjtin kënd  në një pikë ( M) përdoret një thjerrëz grumbulluese L, e cila ka vetinë të mbledhë një rreze paralele rrezesh në një nga pikat e rrafshit fokal të saj, ku është vendosur ekrani E. Rrafshi fokal kalon nëpër fokusin e thjerrëzës dhe është paralel me rrafshi i thjerrëzave; largësia f ndërmjet këtyre planeve është e barabartë me gjatësinë fokale të thjerrëzës, Fig. 1. Është e rëndësishme që thjerrëza të mos ndryshojë diferencën e rrugës së rrezeve , dhe formula (2) të mbetet e vlefshme. Rolin e thjerrëzës në këtë punë laboratorike e luan thjerrëza e syrit të vëzhguesit.

Në drejtimet për të cilat këndi i difraksionit  nuk plotëson relacionin (2), do të ndodhë zbutje e pjesshme ose e plotë e dritës. Në veçanti, valët e dritës që arrijnë në pikën e takimit në faza të kundërta do të anulojnë plotësisht njëra-tjetrën dhe ndriçimi minimal do të vërehet në pikat përkatëse në ekran. Përveç kësaj, çdo çarje, për shkak të difraksionit, dërgon rreze me intensitet të ndryshëm në drejtime të ndryshme. Si rezultat, fotografia që shfaqet në ekran do të ketë një pamje mjaft komplekse: midis maksimumeve kryesore, të përcaktuara nga kushti (2), ka maksimum shtesë ose anësor, të ndara nga zona shumë të errëta - minimumi i difraksionit. Sidoqoftë, në praktikë vetëm maksimumet kryesore do të jenë të dukshme në ekran, pasi intensiteti i dritës në maksimumet dytësore, për të mos përmendur minimumin, është shumë i ulët.

Nëse goditja e dritës në grilë përmban valë gjatësi të ndryshme 1 ,  2 ,  3 , ..., më pas duke përdorur formulën (2) mund të llogarisni për çdo kombinim k dhe  vlerat e tyre të këndit të difraksionit , për të cilat do të vërehen maksimumi kryesor i intensitetit të dritës.

k= 0 për çdo vlerë të  rezulton  = 0, d.m.th., në drejtimin rreptësisht pingul me rrafshin e grilës, valët e të gjitha gjatësive përforcohen. Ky është i ashtuquajturi spektër i rendit zero. Në përgjithësi, numri k mund të marrë vlera k= 0, 1, 2, etj. Dy shenja, , për të gjitha vlerat k 0 korrespondojnë me dy sisteme të spektrit të difraksionit të vendosura në mënyrë simetrike në lidhje me spektrin e rendit zero, në të majtë dhe në të djathtë të tij. Në k= 1 spektër quhet spektër i rendit të parë, kur k= 2 fitohet një spektër i rendit të dytë etj.

Që gjithmonë |sin|  1, atëherë nga relacioni (2) del se për të dhënë d dhe  vlerë k nuk mund të jetë arbitrarisht i madh. Maksimumi i mundshëm k, pra numri kufizues i spektrave k max , për një grilë specifike difraksioni mund të merret nga kushti që rrjedh nga (2) duke marrë parasysh faktin se |sin|  1:

Kjo është arsyeja pse k max është e barabartë me numrin e plotë maksimal që nuk e kalon raportin d/. Siç u tha më lart, çdo vend i caktuar dërgon drejtime të ndryshme rrezet me intensitet të ndryshëm, dhe rezulton se në vlera të mëdha të këndit të difraksionit  intensiteti i rrezeve të dërguara është i dobët. Prandaj, spektrat me vlera të mëdha |k|, të cilat duhet të vëzhgohen në kënde të mëdha , praktikisht nuk do të jenë të dukshme.

Fotografia që shfaqet në ekran në rastin e dritës monokromatike, pra dritës së karakterizuar nga një gjatësi vale specifike , është paraqitur në Fig. 2a. Në një sfond të errët mund të shihni një sistem të linjave individuale të ndritshme të së njëjtës ngjyrë, secila prej të cilave korrespondon me kuptimin e vet k.

Oriz. 2. Lloji i figurës së marrë duke përdorur një grilë difraksioni: a) rasti i dritës monokromatike, b) rasti i dritës së bardhë

Nëse drita jo monokromatike që përmban një grup valësh me gjatësi të ndryshme (për shembull, dritë e bardhë), pastaj për një të dhënë k 0 valë me gjatësi të ndryshme  do të përforcohen nën kënde të ndryshme, dhe drita do të zbërthehet në një spektër kur çdo vlerë k korrespondon me të gjithë grupin e vijave spektrale, Fig. 2b. Aftësia e një rrjete difraksioni për të zbërthyer dritën në një spektër përdoret në praktikë për të marrë dhe studiuar spektrat.

Karakteristikat kryesore të një grilë difraksioni janë rezolucioni i saj R dhe variancë D. Nëse ka dy valë me gjatësi të afërt  1 dhe  2 në rrezen e dritës, atëherë do të shfaqen dy maksimum difraksioni të vendosura ngushtë. Me një ndryshim të vogël në gjatësi vale  =  1   2 këto maksimum do të bashkohen në një dhe nuk do të jenë të dukshme veçmas. Sipas kushtit Rayleigh, dy linja spektrale monokromatike janë ende të dukshme veçmas në rastin kur maksimumi për vijën me gjatësi vale  1 bie në vendin e minimumit më të afërt për vijën me gjatësi vale  2 dhe anasjelltas, siç tregohet në Fig. . 3.

Oriz. 3. Diagrami që shpjegon gjendjen e Rayleigh: I– intensiteti i dritës në njësi relative

Në mënyrë tipike, për të karakterizuar një grilë difraksioni (dhe pajisje të tjera spektrale), jo vlerë minimale, kur vijat janë të dukshme veçmas, dhe vlera pa dimension

quajtur rezolutë. Në rastin e një grilë difraksioni, duke përdorur kushtin Rayleigh, mund të vërtetohet formula

R = kN, (5)

Ku Nnumri i plotë goditje me grila, të cilat mund të gjenden duke ditur gjerësinë e grilës L dhe periudha d:

Dispersion këndor D përcaktohet nga distanca këndore  midis dy vijave spektrale, e lidhur me ndryshimin në gjatësitë e valëve të tyre :

Ai tregon shpejtësinë e ndryshimit të këndit të difraksionit  të rrezeve në varësi të ndryshimit të gjatësisë së valës .

Raporti / i përfshirë në (7) mund të gjendet duke e zëvendësuar atë me derivatin e tij d/d, i cili mund të llogaritet duke përdorur relacionin (2), i cili jep

. (8)

Për rastin e këndeve të vogla , kur cos  1, nga (8) marrim

Së bashku me dispersionin këndor D përdoret gjithashtu dispersioni linear D l, e cila përcaktohet nga distanca lineare  l ndërmjet vijave spektrale në ekran, të lidhura me ndryshimin në gjatësitë e valëve të tyre :

Ku D- dispersion këndor, f– gjatësia fokale e thjerrëzës (shih Fig. 1). Formula e dytë (10) vlen për kënde të vogla  dhe fitohet nëse kemi parasysh se për kënde të tilla  lf .

Sa më e lartë të jetë rezolucioni R dhe variancë D, aq më e mirë është cilësia e çdo pajisjeje spektrale që përmban, në veçanti, një grilë difraksioni. Formulat (5) dhe (9) tregojnë se një grilë e mirë difraksioni duhet të përmbajë një numër të madh vijash N dhe kanë një periudhë të shkurtër d. Përveç kësaj, është e dëshirueshme të përdoren spektra të porosive të mëdha (me vlera të mëdha k). Megjithatë, siç u përmend më lart, spektra të tillë janë të vështirë për t'u parë.

Qëllimi i kësaj pune laboratorike është të përcaktojë gjatësinë e valës së dritës në fusha të ndryshme spektri duke përdorur një grilë difraksioni. Diagrami i instalimit është paraqitur në Fig. 4. Rolin e burimit të dritës e luan një vrimë drejtkëndëshe (e çarë) A në shkallën Shk, e ndriçuar nga një llambë inkandeshente me ekran mat S. Syri i vëzhguesit G, i vendosur pas grilës së difraksionit DR, vëzhgon imazhin virtual të çarjes në ato drejtime në të cilat valët e dritës që vijnë nga çarje të ndryshme të grilës amplifikohen reciprokisht, d.m.th., në drejtimet e maksimumit kryesor.

Oriz. 4. Diagrami i konfigurimit të laboratorit

Janë studiuar spektra jo më të lartë se të rendit të tretë, për të cilat, në rastin e grilës së difraksionit të përdorur, këndet e difraksionit  janë të vogla, prandaj sinuset e tyre mund të zëvendësohen me tangjente. Nga ana tjetër, tangjentja e këndit , siç mund të shihet nga Fig. 4, e barabartë me raportin y/x, Ku y– largësia nga vrima A te imazhi virtual i vijës spektrale në shkallë, dhe x– distanca nga peshoja deri te grila. Kështu,

. (11)

Atëherë në vend të formulës (2) do të kemi , prej nga

2. PROCEDURA E KRYERJES SË PUNËS

1. Instaloni siç tregohet në Fig. 4, shkallë me vrimë A në njërin skaj të stolit optik afër llambës inkandeshente S, dhe grila e difraksionit - në skajin tjetër të saj. Ndizni llambën përpara së cilës ka një ekran mat.

2. Duke lëvizur grilën përgjatë stolit, sigurohuni që kufiri i kuq i spektrit të djathtë të rendit të parë ( k= 1) përkoi me çdo ndarje të plotë në shkallën Shk; shkruani vlerën e saj y në tabelë 1.

3. Duke përdorur një vizore, matni distancën x për këtë rast dhe gjithashtu shkruani vlerën e tij në tabelë. 1.

4. Kryeni të njëjtat veprime për kufirin vjollcë të spektrit të djathtë të rendit të parë dhe për mesin e seksionit të gjelbër që ndodhet në pjesën e mesme të spektrit (në tekstin e mëtejmë, kjo mes do të quhet shkurtimisht vija e gjelbër); vlerat x Dhe y për këto raste futen edhe në tabelë. 1.

5. Bëni matje të ngjashme për spektrin e majtë të rendit të parë ( k= 1), duke futur rezultatet e matjes në tabelë. 1.

Ju lutemi vini re se për spektrat e dorës së majtë të çdo rendi k y.

6. Kryen të njëjtat veprime për kufijtë e kuq dhe vjollcë dhe për vijën e gjelbër të spektrit të rendit të dytë; Futni të dhënat e matjes në të njëjtën tabelë.

7. Shkruani në tabelë. 3 gjerësi grilë difraksioni L dhe vlerën e periudhës së grirjes d, të cilat tregohen në të.

Tabela 1

Spektri i llambave

inkandeshente

x, cm

y, cm

i, nm

 i =  i, nm

Vjollcë

3. PËRPUNIMI I TË DHËNAVE EKSPERIMENTALE

    Duke përdorur formulën (12), llogaritni gjatësitë e valëve  i për të gjitha matjet e marra

(d = 0,01 cm). Shkruani vlerat e tyre në tabelë. 1.

2. Gjeni gjatësitë mesatare të valëve veçmas për kufijtë e kuq dhe vjollcë të spektrit të vazhdueshëm dhe vijës së gjelbër në studim, si dhe gabimet mesatare aritmetike në përcaktimin  duke përdorur formulat

Ku n= 4 – numri i matjeve për secilën pjesë të spektrit. Futni vlerat në tabelë. 1.

3. Paraqisni rezultatet e matjes në formën e një tabele. 2, ku shkruani kufijtë e spektrit të dukshëm dhe gjatësinë e valës së vijës së gjelbër të vëzhguar, të shprehur në nanometra dhe angstrom, duke marrë si  vlerat mesatare të gjatësive valore të marra nga tabela. 1.

Tabela 2

4. Duke përdorur formulën (6), përcaktoni numrin e përgjithshëm të linjave të grilave N, dhe më pas duke përdorur formulat (5) dhe (9) llogaritni rezolucionin R dhe dispersion këndor i grilës D për spektrin e rendit të dytë ( k = 2).

5. Duke përdorur formulën (3) dhe shpjegimin e saj, përcaktoni numrin maksimal të spektrave k max, e cila mund të merret duke përdorur një grilë të caktuar difraksioni, duke përdorur si  gjatësinë mesatare të valës së vijës së gjelbër të vëzhguar.

6. Llogaritni frekuencën  të vijës së gjelbër të vëzhguar duke përdorur formulën  = c/, ku Me– shpejtësia e dritës, duke marrë si  edhe sasinë .

Të gjitha llogariten në paragrafë. Futni 4-6 vlera në tabelë. 3.

Tabela 3

4. KONTROLLO PYETJE

1. Cili është fenomeni i difraksionit dhe kur është më i dukshëm difraksioni?

Difraksioni i valës është përkulja e valëve rreth pengesave. Difraksioni i dritës është një grup dukurish që vërehen kur drita përhapet nëpër vrima të vogla, pranë kufijve të trupave të errët etj. dhe shkaktohet nga natyra valore e dritës. Fenomeni i difraksionit, i përbashkët për të gjithë proceset valore, ka veçori për dritën, domethënë këtu, si rregull, gjatësia e valës λ është shumë më e vogël se dimensionet d të barrierave (ose vrimave). Prandaj, difraksioni mund të vërehet vetëm në distanca mjaft të mëdha. l nga barriera ( l> d2/λ).

2. Çfarë është një grilë difraksioni dhe për çfarë përdoren grilat e ngjashme?

Një grilë difraksioni është çdo strukturë periodike që ndikon në përhapjen e valëve të një natyre ose një tjetër. Një grilë difraksioni prodhon ndërhyrje me shumë rreze të rrezeve koherente të difraksionit të dritës që vijnë nga të gjitha çarjet.

3. Çfarë është një grilë tipike e difraksionit transparent?

Rrjetat transparente të difraksionit janë zakonisht një pllakë xhami në të cilën vizatohen vija (goditje) me një diamant duke përdorur një makinë të veçantë ndarëse. Këto vija janë hapësira pothuajse plotësisht të errëta midis pjesëve të paprekura të pllakës së qelqit - të çarave.

4. Cili është qëllimi i thjerrëzës së përdorur në lidhje me grilën e difraksionit? Cila është thjerrëza në këtë vepër?

Për të sjellë rrezet që vijnë në të njëjtin kënd φ në një pikë, përdoret një lente mbledhëse, e cila ka vetinë të mbledhë një rreze paralele rrezesh në një nga pikat e planit të saj fokal ku është vendosur ekrani. Rolin e thjerrëzës në këtë vepër e luan thjerrëza e syrit të vëzhguesit.

5. Pse shfaqet një shirit i bardhë në pjesën qendrore të modelit të difraksionit kur ndriçohet me dritë të bardhë?

Drita e bardhë është dritë jo monokromatike që përmban një grup gjatësi vale me gjatësi vale të ndryshme. Në pjesën qendrore të figurës së difraksionit k = 0, formohet një maksimum qendror i rendit zero, prandaj, shfaqet një shirit i bardhë.

6. Përcaktoni rezolucionin dhe dispersionin këndor të një grilë difraksioni.

Karakteristikat kryesore të një grilë difraksioni janë rezolucioni i saj R dhe dispersioni D.

Në mënyrë tipike, për të karakterizuar një grilë difraksioni, nuk përdoret vlera minimale e Δλ, kur linjat janë të dukshme veçmas, por një vlerë pa dimension.

Dispersioni këndor D përcaktohet nga distanca këndore δφ midis dy vijave spektrale, e lidhur me ndryshimin në gjatësitë e valëve të tyre δλ:

Tregon shpejtësinë e ndryshimit të këndit të difraksionit φ të rrezeve në varësi të ndryshimit të gjatësisë së valës λ.

Me ndihmën Manuali >> Fizikë

Formula e llogaritjes për llogaritjen gjatesite dritë valët ndihmë difraksioni grila. Matja gjatësia valët zbret në përkufizim këndi i devijimit të rrezeve...

Objektivi i mësimit:

  • konsideroni aplikim praktik dukuritë e difraksionit dhe interferencës së dritës;
  • prezantoni nxënësit me një nga mënyrat për të përcaktuar gjatësinë e valës së dritës duke përdorur një grilë difraksioni;
  • vazhdojnë të zhvillojnë aftësitë e nxënësve për t'u përdorur instrumente matëse, kryeni vëzhgime, merrni leximet e instrumenteve, regjistroni ato në një tabelë, hartoni një raport dhe nxirrni përfundime.

Pajisjet:

  • projektor multimedial, kompjuter, prezantime me sllajde të përgatitura për mësimin nga mësuesi ( Shtojca nr. 3) dhe studentet ( Shtojca nr. 1 ; Shtojca nr. 2);
  • stol optik, vlerësues, burim drite, kornizë rrëshqitëse me grup maskash, lapsa, tela lidhës, ndreqës VU-4M (për punë laboratorike).

Përparimi i mësimit

1. Përditësimi i njohurive.

Mësuesi: Për disa mësime tani ne kemi studiuar valët e dritës. Drita është tërthore valë elektromagnetike Prandaj, si valët mekanike, valët e dritës mund të përkulen rreth pengesave në rrugën e tyre dhe mund të forcojnë dhe dobësojnë njëra-tjetrën. Si quhen këto dukuri? Në çfarë kushtesh dhe me çfarë instrumentesh mund të vëzhgohen?

(Dëgjo përgjigjet e studentëve)

2. Kontrollimi i detyrave krijuese.

Mësuesja: Le të kontrollojmë detyrat e shtëpisë. Për mësimin e sotëm ju është dashur të përgatisni një miniprojekt me temën “Zbatime praktike të ndërhyrjes dhe difraksionit të dritës” dhe ta paraqisni punën tuaj në formën e një prezantimi të shkurtër.

Nxënësit prezantojnë punën e tyre ( Shtojca nr. 2 “Fenomeni i difraksionit në natyrë dhe teknologji” , Shtojca nr. 1 “Zbatimi teknik i ndërhyrjes”)

3. Kryerja e punës laboratorike.

Mësues: Materiali teorik Ne diskutuam grilën e difraksionit në mësimin e mëparshëm, dhe tani me ndihmën e kësaj pajisjeje të mrekullueshme do të përcaktojmë gjatësinë e valës së dritës sipas përshkrimit të dhënë në librin shkollor nga G.Ya, B.B. Bukhovtsev "Fizika-11" në f. 329-330 . Koha e punës është 15-17 minuta.

Udhëzimi i studentëve për masat paraprake të sigurisë me nënshkrime në revistën e sigurisë!

4. Konsolidimi i materialit me temën “Vetitë valore të dritës” (punë e përparme)

Mësuesi: Le të fillojmë të plotësojmë detyrat nivele të ndryshme vështirësi nga KIM në përgatitjen për Provimin e Unifikuar të Shtetit ( Shtojca nr. 3 “Përgatitja për Provimin e Unifikuar të Shtetit”).

5. Material shtesë për mësimin

Mësuesja: A e dini se ekziston një shkencë e kolorologjisë? Kjo shkencë bazohet në studimin e perceptimit psikologjik të ngjyrës. Sot është vërtetuar se çdo ngjyrë lëshon një dridhje të caktuar unike për të. Dridhjet e ngjyrave të pastra kanë një efekt restaurues në funksione të caktuara të trupit, duke normalizuar aktivitetin e tyre. Sot, terapia me ngjyra po përjeton një rilindje - pajisjet speciale bëjnë të mundur rritjen e madhe të efektit terapeutik të metodës. Terapia me ngjyra përdoret me sukses në oftalmologji. Për shembull, nëse e trajtoni syrin me ngjyrë 2-3 herë në vit, largpamësia e lidhur me moshën do të vonojë fillimin e saj. Strabizmi trajtohet me sukses. Lehtësohet astenopatia – lodhja vizuale, e cila shfaqet tek ata që punojnë shumë me kompjuterin.

Mesazhi i studentit. Kohët e fundit, ndërsa lexoja gazetën shëruese "Ay, It Hurts", vura re një artikull nga Nadezhda Nikolaevna Ivanova nga qyteti i Armavirit Rajoni i Krasnodarit. Titulli i artikullit është "Ngjyra - a është mirë apo jo - kërkoni përgjigjen." Ai thotë se me ndihmën e ujit "me ngjyrë" mund të lehtësoni dhimbjen, të mbështesni veten dhe një të dashur në moment i vështirë. Për të përgatitur këtë ujë me ngjyrë ju duhet të mbani një qëndrim (mund të jetë një pecetë, letër ose karton) dhe vendosni një gotë me ujë të pastër dhe të pastër mbi të për të paktën 5-10 minuta. Uji do të perceptojë dhe do t'ju transmetojë energjinë e ngjyrave. Dhe duhet ta pini ngadalë, në gllënjka të vogla.

  • Nëse keni një grindje të madhe me dikë, jeni të emocionuar, të irrituar, pini disa gllënjka ujë nga një gotë që qëndron në një stendë të gjelbër.
  • Pasi të qetësoheni pak, mund t'i drejtoheni ndihmës ngjyrë rozë: Do të shpëtoni nga çdo tension i mbetur. Ngjyra blu funksionon në të njëjtën mënyrë.
  • Ndodh që pas një ngjarjeje të pakëndshme ose një dështimi fatkeq thjesht nuk mund të qetësoheni: ju mundoni veten, duke riprodhuar në kujtesën tuaj përsëri dhe përsëri se si ndodhi gjithçka. Në raste të tilla do të ndihmojë ngjyrë limoni. Kjo ngjyrë do t'ju ndihmojë gjithashtu të forconi kujtesën tuaj.
  • Kur punoni në një kompjuter çdo ditë, është mirë të keni një gotë ujë në një stendë bruz pranë jush dhe të pini gllënjka të vogla më shpesh, ngjyra bruz mbron nga radioaktiviteti dhe rrezatimi termik kompjuter. Ky ujë mund të bëjë një mrekulli, do t'ju ndihmojë të merrni pa vështirësi fjala e duhur në provim.
  • Nëse po shkoni në shkollë për një test, pini pak ujë me energji të verdhë. Kjo ngjyrë nxit gjenerimin e ideve të shkëlqyera dhe stimulon aktivitetin shpirtëror.
  • Nëse jeni tepër të lodhur, atëherë pini një gllënjkë ujë nga një gotë e kuqe. Do të ndjeni menjëherë një rritje të energjisë.
  • Ndikimi ngjyrë portokalli shpesh bëhet shtysa e parë për ndryshime pozitive, dhe gjithashtu rrit oreksin.

6. Përmbledhje e mësimit.

7. Reflektimi.

Nxënësit vazhdojnë fjalinë:

Sot në klasën unë...

Ajo që mbaj mend më shumë sot...

Gjëja më interesante ishte...

8. Detyrë shtëpie:

paragrafët 66-72. Shikoni shembuj të zgjidhjes së problemit në faqet 207-208. Ushtrimi 10(1.4).

PUNA Nr. 2

MATJA E GJATESISË TË VALËS SË DRITËS

Qëllimi i punës: familjarizohuni me dukurinë e difraksionit të dritës, bëni matje dhe llogaritni gjatësitë e valëve të linjave kryesore të emetimit të avullit të merkurit në pjesën e dukshme të spektrit.

Pajisjet: ndriçues, furnizimet me energji elektrike, shkallë me një të çarë, grilë difraksioni.

Përshkrimi i metodës

Difraksioni është përkulja e një valë drite rreth kufijve të trupave të errët me formimin e rishpërndarjes së interferencës së energjisë në drejtime të ndryshme.

Duke përdorur fenomenin e difraksionit të dritës, mund të përdorni një grilë difraksioni për të matur gjatësinë e valës së dritës. Një grilë difraksioni është një sistem i çarjeve paralele me gjerësi të barabartë të vendosura në të distancë të barabartë nga njëri-tjetri. Distanca midis qendrave të çarjeve ngjitur është e barabartë me ( a + b ) = d , Ku b - gjerësia e folesë, a – gjerësia e hendekut opake ndërmjet të çarave quhet periudha e grilës së difraksionit (Fig. 1).

Kur një valë drite monokromatike e rrafshët bie mbi grilë, çdo pikë e çarjeve bëhet burim i valëve koherente sferike dytësore që përhapen nga grila në të gjitha drejtimet. Një valë quhet plan, pjesa e përparme e së cilës është një rrafsh që ndan rajonin e përfshirë nga vala që kalon në procesi oscilues, nga një rajon i hapësirës në të cilin vala nuk ka arritur ende dhe lëkundjet nuk kanë filluar. Nëse një lente grumbulluese vendoset në shtegun e valëve prapa grilës, atëherë në ekran do të vërehet një model difraksioni i vendosur në planin fokal të thjerrëzës: 100%">


Nëse rrezet që vijnë nga çarje të ndryshme, por jo ngjitur, shtohen, dhe një ndryshim i rrugës lind i barabartë me një numër tek i gjysmë gjatësi vale, atëherë lindin minimume shtesë. Gjendja e tyre ka formën

Ku N numri totalçarjet e grilave të difraksionit,

m ¢ = 1, 2, 3,…,N 1.

Nga jashtë, shfaqja e minimumeve shtesë manifestohet në faktin se modeli i difraksionit përfaqëson gjerësinë vija të errëta, të ndara nga vija të ngushta të lehta të maksimumit kryesor. Sa më shumë linja të përmbajë një grilë difraksioni, sa më të ngushta të jenë maksimumi i difraksionit, aq më e lartë është rezolucioni i grilës

https://pandia.ru/text/80/046/images/image006_17.gif" width="628" height="260">

Nëse jo monokromatike, por drita e bardhë bie në grilë, atëherë të gjitha maksimumet kryesore, përveç asaj qendrore, zbërthehen në një spektër, dhe fotografia merr formën e treguar në Fig. 2. Nga (2) duket qartë se në këto spektra rrezet e kuqe janë më larg qendrës se ato vjollce, sepse l për të > l f .

Përshkrimi i instalimit

https://pandia.ru/text/80/046/images/image008_12.gif" width="393" height="290">
Diagrami i instalimit është paraqitur në Fig. 3. Drita nga burimi 1, që kalon hendek i ngushtë 2 në strehimin e llambës 3, praktikisht bie rreze paralele mbi grilën e difraksionit 5. Modeli i difraksionit vëzhgohet nga syri. Në këtë rast, syri projekton vija të lehta në shkallën 4, në të cilën është i dukshëm modeli i difraksionit.


Nga një trekëndësh ABC shihet se këndi i difraksionit j për vija individuale mund të gjenden nga barazia

Ku L – distanca nga çarja deri te grila e difraksionit; l – distanca nga maksimumi i rendit zero (nga hendeku) në brezin e spektrit që na intereson.

Marrja e matjeve

1. Ndizni ndriçuesin me një llambë merkuri që ka një spektër të linjës.

2. Instaloni grilën e difraksionit sa më larg që të jetë e mundur nga çarja në mënyrë që spektri i rendit të parë dhe të dytë të jetë qartë i dukshëm. Matni distancën L nga foleja deri te hekura. Rrafshi i grilës duhet të jetë i pozicionuar pingul me rrezet e dritës.

3. Duke parë të çarën përmes grilës, matni në një shkallë distancën nga mesi i të çarës deri në vijën vjollce në spektrin e rendit të parë dhe të dytë. Duhet të matet l Dhe l (në të djathtë dhe të majtë të hendekut). Vendosni rezultatet e matjes në tabelë.

4. Duke përdorur formulat (2) dhe (5), përcaktoni gjatësinë valore të rrezeve vjollcë. Vlera e periudhës së rrjetës d treguar në instalim.

0 " style="border-collapse:collapse;border:asnjë">

Rendi i spektrit

Majtas l ¢ , mm

E drejta l ¢¢ , mm

mëkatj

l i , mm

<l > , mm

vjollce

portokalli


7. Shkruani rezultatin përfundimtar për secilën ngjyrë:

8. Nxirrni një përfundim duke numëruar d l njëjtë për të gjitha ngjyrat. Krahasoni gjatësitë e valëve të marra me ato të tabelës.

Pyetje sigurie

1. Çfarë është një grilë difraksioni?

2. Sa është periudha e një grilë difraksioni që ka 1000 rreshta për 1 mm?

3. Cili është kushti për marrjen e maksimumeve kryesore gjatë difraksionit të valëve të rrafshët me rrjetë difraksioni?

4. Cili është kushti për marrjen e minimumit kryesor gjatë difraksionit të valëve të rrafshët me një grilë difraksioni?

5. Cilat janë zonat Fresnel dhe çfarë përcakton numrin e zonave Fresnel që përshtaten në një çarje të sheshtë?

6. Cili është rendi më i lartë i spektrit nga një rrjetë difraksioni me një pikë d = 3,5 µm nëse gjatësia e valës së dritës l = 600 nm?

7. Si ndryshon intensiteti i maksimumeve kryesore me rritjen e numrit të çarjeve N me difraksion nga shumë të çara?

8. Çfarë është difraksioni i dritës?



Artikulli i mëparshëm: Artikulli vijues:

© 2015 .
Rreth sajtit | Kontaktet
| Harta e faqes