– Платформа с лазером и схемой питания – 1 шт.
– Линейка с магнитами – 1 шт.
– Дифракционная решетка – 2 шт.
– Цифровой вольтметр – 1 шт.
– Рулетка – 1 шт.
10.4. Порядок выполнения работы
10.4.1. Определение длины волны полупроводникового лазера
1. Собрать оптическую схему экспериментальной установки, представленную на рис. 2, б. При этом расположить измерительную линейку на расстоянии l 50 – 100 см от оптической установки и подключить вольтметр.
2. Включить лазер и установить напряжение питания 3 В. Изменить положение линейки таким образом, чтобы направленный луч лазера лежал на начале шкалы линейки (рис. 8, б). При этом сама линейка должна быть перпендикулярна лазерному лучу.
3. Установить дифракционную решетку с периодом d на второй магнитный держатель, имеющийся на платформе. Повернуть дифракционную решетку таким образом, чтобы плоскость дифракции была параллельна плоскости линейки, т. е. в этом случае дифракционные максимумы должны попасть на линейку.
4. Определить расстояния x между нулевым и первым, нулевым и вторым и т. д. порядком дифракции. В соответствии со схемой, приведенной на рис. 2, б вычислить синус угла для каждого порядка по формуле
.
5. Выключить полупроводниковый лазер. Изменить расстояние линейки на 10 – 20 см.
6. Повторить пп. 2 – 5 три раза. Вычислить длину волны излучения лазера по формуле (2). Результаты измерений записать в табл. 6.
6. Вычислить абсолютную и относительную погрешность длины волны лазера.
Таблица 6. Определение длины волны полупроводникового лазера
№ изм. | k | d, м-1 | l, мм | x, мм | sin j | l, нм |
| Dl, нм | el, % |
1 изм. | 1 | ||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 | |||||||||
2 изм. | 1 | ||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 | |||||||||
3 изм. | 1 | ||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
4 |
, нм10.4.2. Определение постоянной Планка
1. Убрать дифракционную решетку из оптической схемы и включить лазер. Обратить внимание на яркость красного пятна вблизи нулевого деления шкалы линейки и на значение напряжения, которое показывает цифровой вольтметр.
2. Вращая ручку потенциометра, плавно уменьшать напряжение питания до тех пор, пока интенсивность пятна на линейке резко уменьшится. Показание вольтметра в этот момент можно считать равным пороговому напряжению включения лазера. Записать этот результат в таблицу 7.
3. Вращая ручку потенциометра увеличить напряжение питания до максимума.
4. Повторить пп. 2 – 3 три раза. По окончанию эксперимента выключить полупроводниковый лазер.
5. Определить значение постоянной Планка по формуле (1), где длину волны l лазера использовать из первого задания. Результаты измерений записать в табл. 7.
6. Вычислить абсолютную и относительную погрешность измерения постоянной Планка.
Таблица 7. Определение постоянной Планка
№ | l, нм | U, В | h, Дж×с | , Дж×с | Dh, Дж×с | el, % |
1 | ||||||
2 | ||||||
3 |
10.4.3. Определение расстояния между волокнами сеточного материала
1. Включить лазер и установить напряжение питания 3 В.
2. Установить материал на второй магнитный держатель, имеющийся на платформе. Повернуть его таким образом, чтобы плоскость дифракции была параллельна плоскости линейки, т. е. в этом случае дифракционные максимумы должны попасть на линейку.
3. Определить расстояния а между нулевым и первым, нулевым и вторым и т. д. порядком дифракции.
4. Повернуть материал на 90° так, чтобы вторая плоскость дифракции была параллельна плоскости линейки.
5. Определить расстояния b между нулевым и первым, нулевым и вторым и т. д. порядком дифракции.
6. Выключить полупроводниковый лазер. Рассчитать расстояния между волокнами материала по формулам
, 
,
где длину волны l лазера использовать из первого задания. Результаты измерений записать в табл. 8.
7. Вычислить абсолютную и относительную погрешность измерения.
Таблица 8. Определение постоянной Планка
l, нм | l, мм | k | a, мм | b, мм |
|
|
|
|
|
|
1 | ||||||||||
2 | ||||||||||
3 | ||||||||||
4 | ||||||||||
5 |
, мм
, мм
, мм
, мм
, мм
, мм10.5. Контрольные вопросы
1. Объясните принцип Гюйгенса-Френеля.
2. Какие волны называются когерентными?
3. В чем заключается явление дифракции?
4. Какова интенсивность в центре дифракционной картины от круглого экрана, если он закрывает всю первую зону?
5. Какова будет интенсивность, в случае одной щели, в тех местах экрана, для которых угол удовлетворяет условию:
.
6. Каков порядок следования цветов в дифракционных спектрах? Какова окраска нулевого максимума?
7. Чем отличаются дифракционные спектры, даваемые решетками с одинаковым количеством щелей, но с различными постоянными, и решетками с одинаковыми постоянными, но с различным количеством щелей?
8. Как изменится действие дифракционной решетки, если ее поместить в воду?
9. Сформулируйте постулаты Бора.
10. В чем заключается принцип корпускулярно-волнового дуализма?
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
