Kesimpulan kepada pengukuran makmal panjang gelombang cahaya. dalam berlian adalah...

Topik: "Pengukuran panjang gelombang cahaya menggunakan parut».

Objektif Pelajaran: secara eksperimen mendapatkan spektrum pembelauan dan tentukan panjang gelombang cahaya menggunakan parut difraksi;

untuk memupuk perhatian, muhibah, toleransi dalam proses bekerja dalam kumpulan kecil;

memupuk minat dalam kajian fizik.

Jenis pelajaran: pengajaran dalam pembentukan kemahiran dan kebolehan.

peralatan: panjang gelombang, arahan OT, arahan makmal, komputer.

Kaedah menjalankan: kerja makmal, bekerja dalam kumpulan.

Hubungan antara disiplin: matematik, informatika ICT.

Semua ilmu dunia sebenar

datang dari pengalaman dan berakhir dengannya

DAN.Einstein.

Semasa kelas

saya. mengatur masa.

Mesej tentang topik dan tujuan pelajaran.

ІІ. 1. Aktualisasi pengetahuan asas. Tinjauan pelajar (Lampiran 1).

Menjalankan kerja makmal.

Pelajar digalakkan untuk mengukur panjang gelombang cahaya menggunakan parut difraksi.

Pelajar disatukan dalam kumpulan kecil (4-5 orang setiap satu) dan bersama-sama melakukan kerja makmal mengikut arahan. Dengan bantuan komputer program Excel membuat pengiraan dan hasil kerja dimasukkan ke dalam jadual (dalam program Word).

Kriteria penilaian:

Pasukan yang menyelesaikan tugas pertama menerima - markah 5;

yang kedua - skor 4;

ketiga - markah 3

Peraturan keselamatan hidup semasa bekerja.

Bekerja dalam kumpulan di bawah bimbingan guru.

Generalisasi dan sistematisasi oleh pelajar hasil kerja.

Hasil kerja dimasukkan ke dalam jadual pada komputer (Lampiran 2).

ІІІ.

Merumuskan. Bandingkan keputusan yang diperolehi dengan data jadual. Untuk menyimpulkan.

Refleksi.

Adakah semuanya menjadi seperti yang saya bayangkan?

Apa yang dilakukan dengan baik?

Apa yang silap?

Apa yang mudah dilakukan, dan apa yang ternyata sukar di luar jangkaan?

Bekerja di kumpulan kecil membantu saya atau mencipta kesukaran tambahan?

VI. Kerja rumah.

Failkan kerja.

ulang bahan teori mengenai topik "Gangguan dan pembelauan cahaya".

Buat teka silang kata mengenai topik "Sifat gelombang elektromagnet."

Tambahan 1

1. Apakah cahaya?

2. Apa yang terkandung di dalamnya cahaya putih?

3. Mengapakah cahaya dipanggil sinaran nampak?

4. Bagaimana hendak menguraikan cahaya putih kepada spektrum warna?

5. Apakah kisi pembelauan?

6. Apakah yang boleh diukur dengan jeriji difraksi?

7. Boleh dua warna berbeza gelombang cahaya, sebagai contoh, sinaran merah dan hijau, mempunyai sama panjang ombak?

8. Dan dalam satu persekitaran?

Tambahan 2

merah

10 -7 m

Jingga

10 -7 m

Kuning

10 -7 m

hijau

10 -7 m

Biru

10 -7 m

Biru

10 -7 m

Violet

10 -7 m

Kerja makmal

Tema: Pengukuran panjang gelombang cahaya.

Tujuan kerja: ukur panjang gelombang merah dan bunga ungu, bandingkan nilai yang diperolehi dengan nilai jadual.

peralatan: mentol elektrik dengan filamen lurus, peranti untuk menentukan panjang gelombang cahaya.

Bahagian teori

Dalam kerja ini, parut pembelauan dengan tempoh 1/100 mm atau 1/50 mm digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya (tempoh ditunjukkan pada parut). Ia adalah bahagian utama persediaan pengukur yang ditunjukkan dalam rajah. Parut 1 dipasang pada pemegang 2, yang dipasang pada hujung baris 3. Pada barisan terdapat skrin hitam 4 dengan slot menegak sempit 5 di tengah. Skrin boleh bergerak di sepanjang pembaris, yang membolehkan anda menukar jarak antaranya dan parut difraksi. Terdapat skala milimeter pada skrin dan pembaris. Keseluruhan persediaan dipasang pada tripod 6.

Jika anda melihat melalui jeriji dan slot pada sumber cahaya (lampu pijar atau lilin), maka pada latar belakang hitam skrin adalah mungkin untuk memerhatikan spektrum pembelauan pesanan pertama, kedua, dsb. pada kedua-dua belah celah itu.

nasi. satu

Panjang gelombangλ ditentukan oleh formulaλ = dsinφ/k , di manad - tempoh parut; k - susunan spektrum;φ - sudut di mana cahaya maksimum warna yang sepadan diperhatikan.

Oleh kerana sudut di mana maksima perintah pertama dan kedua diperhatikan tidak melebihi 5°, seseorang boleh menggunakan tangennya dan bukannya sinus sudut. Dapat dilihat daripada rajah itutgφ = b/a . Jaraka dikira sepanjang pembaris dari jeriji ke skrin, jarakb - pada skala skrin dari celah ke garis spektrum yang dipilih.

nasi. 2

Formula akhir untuk menentukan panjang gelombang mempunyai bentukλ = db/ka

Dalam kerja ini, ralat pengukuran panjang gelombang tidak dianggarkan disebabkan oleh beberapa ketidakpastian dalam pilihan bahagian tengah spektrum warna tertentu.

Kerja boleh dilakukan menggunakan arahan #2 atau #2

Arahan #1

Proses kerja

1. Sediakan borang laporan dengan jadual untuk merekodkan hasil pengukuran dan pengiraan.

2. Pasang persediaan pengukur, pasang skrin pada jarak 50 cm dari grid.

3. Melihat melalui parut pembelauan dan celah dalam skrin pada sumber cahaya dan gerakkan parut dalam pemegang, tetapkannya supaya spektrum pembelauan selari dengan skala skrin.

4. Kira panjang gelombang warna merah dalam spektrum tertib pertama di sebelah kanan dan kiri celah dalam skrin, tentukan nilai purata hasil pengukuran.

5. Lakukan perkara yang sama untukyang lainWarnaov.

6. Bandingkan keputusan anda denganjadualpanjang gelombang.

Nombor arahan 2

Proses kerja

Ukur jarak b kepada warna yang sepadan dalam spektrum terlebih dahulu dalam baris ke kiri dan kanan maksimum pusat. Ukur jarak dari jeriji pembelauan ke skrin (lihat Rajah 2).

Tentukan atau kira tempoh parut d.

Kira panjang cahaya bagi setiap tujuh warna dalam spektrum.

Catatkan keputusan ukuran dan pengiraan dalam jadual:

Warna

b ,kiri,m

b , betul, m

b , purata, m

a , m

Pesanan

spektrumk

Tempoh kekisi

d , m

diukurλ , nm

fiungu

Synuy

Biru

hijauke

Kuning

Jinggake

merah

4. Kira ralat relatif eksperimen untuk setiap warna mengikut formula

Lesson-study

Meja kawalan diri

		Multimedia	Lembaran sejarah	Percaya tetapi sahkan	Syarat. Formula.	Selain itu
pelajar

Menguji

Lesson-study

mengenai topik "Penentuan panjang gelombang cahaya"

Meja kawalan diri

F. I. pelajar _________________________

	Ujian ( aras A,B,C )	Multimedia	Lembaran sejarah	Percaya tetapi sahkan	Syarat. Formula.	Selain itu
pelajar

Menguji

"Pembangunan Pelajaran"

Pelajaran - belajar

(Darjah 11)

Penentuan panjang

gelombang cahaya

Guru: Radchenko M.I.

Tema: Menentukan panjang gelombang cahaya. Kerja makmal "Mengukur panjang gelombang cahaya."

Pelajaran - penyelidikan. ( Permohonan.)

Matlamat:

Mengitlak, mensistemkan pengetahuan tentang sifat cahaya, menyiasat secara eksperimen pergantungan panjang gelombang cahaya pada orang lain kuantiti fizik, untuk mengajar untuk melihat manifestasi corak yang dipelajari dalam kehidupan sekeliling, untuk membentuk kemahiran kerja berpasukan dalam kombinasi dengan kebebasan pelajar, pendidikan motif pembelajaran.

Tidak dinafikan, semua pengetahuan kita bermula dengan pengalaman.

Kant Immanuel

(ahli falsafah Jerman, 1724-1804)

Pendaftaran - potret saintis curriculum vitae, pencapaian dalam sains. Pautan utama kreativiti saintifik Kata kunci: fakta awal, hipotesis, akibat, eksperimen, fakta awal.

Semasa kelas

Org. seketika.

Pengenalan oleh guru. Topik pelajaran dan matlamat dibuat dalam Power Point, ditayangkan melalui rangkaian pada skrin monitor dan papan putih interaktif.

Guru membaca dan menerangkan perkataan epigraf dan pautan utama kreativiti saintifik

Kemas kini pengetahuan. Pengulangan, generalisasi bahan yang dipelajari tentang sifat cahaya. Penyelesaian masalah. Pelajar membentangkan keputusan mereka penyelidikan teori disediakan dalam bentuk persembahan dalam Power Point (dispersi, interference, light difraction, difraction grating. Aplikasi).

Menjalankan kerja makmal"Mengukur panjang gelombang cahaya".(Aplikasi, bahan buku teks.) Analisis keputusan yang diperolehi, kesimpulan.

Ujian komputer. Tugasan disediakan dalam empat tahap kesukaran. Hasilnya dimasukkan dalam "Jadual kawalan diri". ( Permohonan).

Merumuskan.

Pelajar mengisi jadual kawalan diri dengan tanda terpasang pelbagai jenis aktiviti.

Guru menganalisis hasil kerja bersama-sama murid.

Lihat kandungan dokumen
"Fenomena cahaya tahap A"

FENOMENA CAHAYA

Tahap A

A. TV.

B. Cermin.

G. Matahari.

2. Untuk mengetahui kelajuan cahaya dalam bahan lutsinar yang tidak diketahui, sudah cukup untuk menentukan ...

A. Ketumpatan.

B. Suhu.

B. Keanjalan.

G. Tekanan.

D. Indeks biasan.

3. Gelombang cahaya dicirikan oleh panjang gelombang, frekuensi dan kelajuan perambatannya. Apabila berpindah dari satu persekitaran ke persekitaran yang lain, ia tidak berubah ...

A. Kelajuan.

B. Suhu.

B. Panjang gelombang.

D. Kekerapan sahaja.

D. Indeks biasan.

4. Sistem optik Mata membina imej objek jauh di belakang retina. Apakah kecacatan penglihatan ini dan apakah kanta yang diperlukan untuk cermin mata?

B. Miopia, mengumpul.

B. Tiada kecacatan penglihatan.

5. Jika indeks biasan berlian ialah 2.4, maka kelajuan cahaya (s = 3 * 10 8 m / s)

dalam berlian adalah...

A. 200,000 km/s.

B. 720,000 km/s.

V. 125,000 km/s.

D. 725,000 km/s.

D. 300,000 km/s.

B. Panjang gelombang berubah.

D. Hanya kekerapan yang sama.

7. Seseorang menghampiri cermin rata pada kelajuan 2 m/s. Kelajuan dia mendekati imejnya ialah ...

A. Kilat.

B. Bersinar Batu berharga.

V. Pelangi.

G. Bayang pokok.

9. Semasa operasi, cahaya harus jatuh ...

A. Betul.

B. Dari atas.

G. Depan.

10.

DAN. cermin rata.

B. Pinggan kaca.

B. Kanta penumpu.

D. Kanta mencapah.

11. Imej pada retina mata ...

Lihat kandungan dokumen
"Fenomena Cahaya Tahap B"

FENOMENA CAHAYA

Tahap B

1. Untuk mengetahui kelajuan cahaya dalam bahan lutsinar yang tidak diketahui, cukup untuk menentukan ...

A. Ketumpatan.

B. Suhu.

B. Keanjalan.

G. Tekanan.

D. Indeks biasan.

2. Gelombang cahaya dicirikan oleh panjang gelombang, frekuensi dan kelajuan perambatannya. Apabila berpindah dari satu persekitaran ke persekitaran yang lain, ia tidak berubah ...

A. Kelajuan.

B. Suhu.

B. Panjang gelombang.

D. Kekerapan sahaja.

D. Indeks biasan.

3. Sistem optik mata membina imej objek jauh di belakang retina. Apakah kecacatan penglihatan ini dan apakah kanta yang diperlukan untuk cermin mata?

A. Rabun jauh, mengumpul.

B. Miopia, mengumpul.

B. Tiada kecacatan penglihatan.

G. Miopia, berselerak.

D. Hiperopia, berselerak.

4. Jika indeks biasan berlian ialah 2.4, maka kelajuan cahaya (c \u003d 3 * 10 8 m / s)

dalam berlian adalah...

A. 200,000 km/s.

B. 720,000 km/s.

V. 125,000 km/s.

D. 725,000 km/s.

D. 300,000 km/s.

5. Tentukan panjang gelombang jika kelajuannya ialah 1500 m/s dan frekuensi ayunan ialah 500 Hz.

B. 7.5 * 10 5 m.

D. 0.75 * 10 5 m.

6. Gelombang pantulan berlaku jika ...

A. Gelombang jatuh pada antara muka antara media dengan ketumpatan yang berbeza.

B. Gelombang jatuh pada antara muka antara media dengan ketumpatan yang sama.

B. Panjang gelombang berubah.

D. Hanya kekerapan yang sama.

D. Indeks biasan adalah sama.

7. Seseorang menghampiri cermin rata pada kelajuan 2 m/s. Kelajuan dia mendekati imejnya ialah ...

8. Antara fenomena berikut, yang manakah diterangkan perambatan rectilinear Sveta?

A. Kilat.

B. Kilauan batu permata.

V. Pelangi.

G. Bayang pokok.

9. Apakah peranti optik yang boleh memberikan imej yang diperbesarkan dan nyata bagi sesuatu objek?

A. Cermin rata.

B. Pinggan kaca.

B. Kanta penumpu.

D. Kanta mencapah.

10. Imej pada retina mata ...

A. Bertambah, langsung, nyata.

B. Dikurangkan, songsang (terbalik), nyata.

B. Dikurangkan, langsung, khayalan.

G. Dibesarkan, terbalik (terbalik), khayalan.

11. Cari tempoh parut jika imej pembelauan tertib pertama diperoleh pada jarak 2.43 cm dari pusat, dan jarak dari parut ke skrin ialah 1 m. Parit itu diterangi dengan cahaya dengan panjang gelombang daripada 486 nm.

Lihat kandungan dokumen
"Tahap fenomena cahaya D"

FENOMENA CAHAYA

Tahap D

1. Daripada badan yang disenaraikan di bawah, pilih badan yang sumber semula jadi Sveta.

A. TV.

B. Cermin.

G. Matahari.

2. Sudut tuju pancaran cahaya ialah 30º. Sudut pantulan pancaran cahaya adalah sama dengan:

3. Bila gerhana matahari di Bumi, bayang-bayang dan penumbra dari Bulan terbentuk (lihat rajah). Apakah yang dilihat oleh orang dalam bayang-bayang di titik A?

4. Menggunakan parut pembelauan dengan tempoh 0.02 mm, imej pembelauan pertama diperoleh pada jarak 3.6 cm dari maksimum pusat dan pada jarak 1.8 m dari parut. Cari panjang gelombang cahaya.

5. Panjang fokus kanta biconvex ialah 40 cm Untuk mendapatkan imej objek dalam saiz penuh, ia mesti diletakkan dari kanta pada jarak yang sama dengan ...

6. Pertama maksimum pembelauan untuk cahaya dengan panjang gelombang 0.5 μm, ia diperhatikan pada sudut 30 darjah kepada normal. Pada 1 mm, kisi pembelauan mengandungi strok ...

7. Apabila mengambil gambar dari jarak 200 m, ketinggian pokok pada negatif ternyata 5 mm. Jika jarak fokus kanta ialah 50 mm, maka ketinggian sebenar pokok itu ialah ...

8. Untuk mengetahui kelajuan cahaya dalam bahan lutsinar yang tidak diketahui, sudah cukup untuk menentukan ...

A. Ketumpatan.

B. Suhu.

B. Keanjalan.

G. Tekanan.

D. Indeks biasan.

9. Gelombang cahaya dicirikan oleh panjang gelombang, kekerapan dan kelajuan perambatan. Apabila berpindah dari satu persekitaran ke persekitaran yang lain, ia tidak berubah ...

A. Kelajuan.

B. Suhu.

B. Panjang gelombang.

D. Kekerapan sahaja.

D. Indeks biasan.

10. Sistem optik mata membina imej objek jauh di belakang retina. Apakah kecacatan penglihatan ini dan apakah kanta yang diperlukan untuk cermin mata?

A. Rabun jauh, mengumpul.

B. Miopia, mengumpul.

B. Tiada kecacatan penglihatan.

G. Miopia, berselerak.

D. Hiperopia, berselerak.

11. Tentukan panjang gelombang jika kelajuannya ialah 1500 m/s dan frekuensi ayunan ialah 500 Hz.

B. 7.5 * 10 5 m.

D. 0.75 * 10 5 m.

12. Jika indeks biasan berlian ialah 2.4, maka kelajuan cahaya (c \u003d 3 * 10 8 m / s)

dalam berlian adalah...

A. 200,000 km/s.

B. 720,000 km/s.

V. 125,000 km/s.

D. 725,000 km/s.

D. 300,000 km/s.

13. Gelombang pantulan berlaku jika ...

A. Gelombang jatuh pada antara muka antara media dengan ketumpatan yang berbeza.

B. Gelombang jatuh pada antara muka antara media dengan ketumpatan yang sama.

B. Panjang gelombang berubah.

D. Hanya kekerapan yang sama.

D. Indeks biasan adalah sama.

14. Seseorang menghampiri cermin rata pada kelajuan 2 m/s. Kelajuan dia mendekati imejnya ialah ...

15. Cari tempoh parut jika imej pembelauan tertib pertama diperoleh pada jarak 2.43 cm dari pusat, dan jarak dari parut ke skrin ialah 1 m. Parit itu diterangi dengan cahaya dengan panjang gelombang. daripada 486 nm.

16. Sistem optik mata menyesuaikan diri dengan persepsi objek yang terletak pada jarak yang berbeza disebabkan oleh ...

A. Perubahan kelengkungan kanta.

B. Pencahayaan tambahan.

B. Penghampiran dan penyingkiran objek.

G. Rangsangan cahaya.

1 7. Antara fenomena berikut, yang manakah dijelaskan oleh perambatan rectilinear cahaya?

A. Kilat.

B. Kilauan batu permata.

V. Pelangi.

G. Bayang pokok.

18. Apakah peranti optik yang boleh memberikan imej yang diperbesarkan dan nyata bagi sesuatu objek?

A. Cermin rata.

B. Pinggan kaca.

B. Kanta penumpu.

D. Kanta mencapah.

19. Semasa operasi, cahaya harus jatuh ...

A. Betul.

B. Dari atas.

G. Depan.

20. Imej pada retina mata ...

A. Bertambah, langsung, nyata.

B. Dikurangkan, songsang (terbalik), nyata.

B. Dikurangkan, langsung, khayalan.

G. Dibesarkan, terbalik (terbalik), khayalan.

"Kisi pembelauan."

Kisi pembelauan

Peranti peranti optik yang luar biasa, grating pembelauan, adalah berdasarkan fenomena pembelauan.

Menentukan panjang gelombang cahaya

AC=AB*sin φ=D*sin φ

Di mana k=0,1,2...

Lihat kandungan pembentangan
"Pembelauan"

pembelauan

sisihan kelurusan

perambatan gelombang, gelombang membengkok di sekeliling halangan

pembelauan

gelombang mekanikal

pembelauan

Pengalaman budak kabin

Teori Fresnel

Yung Thomas (1773-1829) saintis Inggeris

Fresnel Augustin (1788 - 1821) ahli fizik Perancis

Lihat kandungan pembentangan
"Gangguan"

Gangguan

Penambahan dalam ruang gelombang, di mana taburan pemalar masa bagi amplitud ayunan yang terhasil terbentuk

Penemuan gangguan

Newton memerhati fenomena gangguan

Penemuan dan istilah gangguan milik Jung

Keadaan maksimum

• Amplitud ayunan medium pada titik tertentu adalah maksimum jika perbezaan antara laluan dua gelombang yang merangsang ayunan pada titik ini adalah sama dengan nombor integer panjang gelombang

∆ d=k λ

Keadaan minima

• Amplitud ayunan medium pada titik tertentu adalah minimum jika perbezaan antara laluan dua gelombang yang merangsang ayunan pada titik ini adalah sama dengan bilangan ganjil separuh gelombang.

∆ d=(2k+1) λ /2

“Gelembung sabun terapung di udara… menyala dengan semua rona warna yang wujud dalam objek sekeliling. Gelembung sabun mungkin merupakan keajaiban alam yang paling indah.

Mark Twain

Gangguan dalam filem nipis

• Perbezaan warna adalah disebabkan oleh perbezaan panjang gelombang. Rasuk cahaya warna berbeza sepadan dengan gelombang panjang yang berbeza. Penguatan bersama gelombang memerlukan ketebalan filem yang berbeza. Oleh itu, jika filem itu mempunyai ketebalan yang tidak sama, maka apabila ia diterangi dengan cahaya putih, warna yang berbeza akan muncul.

• Corak gangguan mudah berlaku dalam lapisan nipis udara di antara plat kaca dan kanta plano-cembung diletakkan di atasnya, permukaan sfera yang mempunyai jejari kelengkungan yang besar.

• Gelombang 1 dan 2 adalah koheren. Jika gelombang kedua ketinggalan di belakang gelombang pertama dengan nombor integer panjang gelombang, maka, jika ditambah, gelombang menguatkan satu sama lain. Getaran yang ditimbulkannya berlaku dalam satu fasa.
• Jika gelombang kedua ketinggalan di belakang gelombang pertama nombor ganjil separuh gelombang, maka ayunan yang disebabkan olehnya akan berlaku dalam fasa yang bertentangan dan gelombang membatalkan satu sama lain

• Memeriksa kualiti rawatan permukaan.
• Ia adalah perlu untuk mencipta lapisan udara berbentuk baji nipis di antara permukaan sampel dan plat rujukan yang sangat licin. Kemudian penyelewengan akan menyebabkan kelengkungan yang ketara pada pinggir gangguan.

• Pencahayaan optik. Sebahagian daripada rasuk selepas beberapa pantulan daripada permukaan dalaman masih melalui peranti optik, tetapi bertaburan dan tidak lagi mengambil bahagian dalam mencipta imej yang jelas. Untuk menghapuskan akibat ini, pencerahan optik digunakan. Filem nipis digunakan pada permukaan kaca optik. Jika amplitud gelombang yang dipantulkan adalah sama atau sangat dekat antara satu sama lain, maka kepupusan cahaya akan lengkap. Pembatalan pantulan kanta bermakna semua cahaya melalui kanta.

Lihat kandungan pembentangan
"Penentuan panjang gelombang cahaya l p"

Formula:

λ =( d dosa φ ) /k ,

di mana d - tempoh parut, k – susunan spektrum, φ ialah sudut di mana cahaya maksimum diperhatikan

Jarak a diukur sepanjang pembaris dari jeriji ke skrin, jarak b diukur sepanjang skala skrin dari celah ke garisan spektrum yang dipilih

Cahaya maksimum

Formula Akhir

λ = db/ka

gelombang cahaya

Eksperimen gangguan membolehkan anda mengukur panjang gelombang cahaya: ia sangat kecil - dari 4 * 10 -7 hingga 8 * 10 -7 m

Kisi pembelauan

tujuan kerja

Menggunakan parut pembelauan, dapatkan spektrum, kajinya. Tentukan panjang gelombang sinar ungu, hijau dan merah

Bahagian teori kerja

Pancaran cahaya selari, melalui jeriji pembelauan, disebabkan pembelauan di belakang jeriji, merambat ke seluruh arah yang mungkin dan campur tangan. Corak gangguan boleh diperhatikan pada skrin yang diletakkan di laluan cahaya yang mengganggu. Pada titik O skrin diletakkan di belakang jeriji, perbezaan dalam laluan sinar mana-mana warna akan sama dengan sifar, di sini akan ada maksimum sifar pusat - jalur putih. Pada titik skrin, yang mana perbezaan laluan sinar ungu akan sama dengan panjang gelombang sinar ini, sinar akan mempunyai fasa yang sama; akan ada maksimum - jalur ungu - F. Pada titik skrin, yang mana perbezaan dalam laluan sinar merah akan sama dengan panjang gelombangnya, akan ada maksimum untuk sinar cahaya merah - K. Di antara titik F dan K akan terdapat maksimum semua komponen lain warna putih dalam susunan panjang gelombang menaik. Spektrum difraksi terbentuk. Sejurus selepas spektrum pertama adalah spektrum urutan kedua. Panjang gelombang boleh ditentukan dengan formula:

Di mana λ ialah panjang gelombang, m

φ ialah sudut di mana maksimum diperhatikan untuk panjang gelombang tertentu,

d ialah tempoh parut difraksi d= 10 -5 m,

k ialah susunan spektrum.

Oleh kerana sudut di mana maksima perintah pertama dan kedua diperhatikan tidak melebihi 5 0, adalah mungkin untuk menggunakan tangennya dan bukannya sinus sudut:

di mana a ialah jarak dari pusat tingkap ke tengah sinar spektrum, m;

ℓ - jarak dari jeriji pembelauan ke skrin, m

Kemudian panjang gelombang boleh ditentukan dengan formula:

peralatan

Peranti untuk menentukan panjang gelombang cahaya, parut pembelauan, lampu pijar.

Proses kerja

1. Pasang skrin pada jarak 40-50 cm dari gril (ℓ).

2. Melihat melalui parut dan celah pada skrin pada sumber cahaya, pastikan spektrum pembelauan jelas kelihatan pada kedua-dua belah celah.

3. Pada skala pada skrin, tentukan jarak dari tengah tingkap ke tengah sinar ungu, hijau dan merah (a), hitung panjang gelombang cahaya dengan formula: ,

4. Menukar jarak dari parut ke skrin (ℓ), ulangi percubaan untuk spektrum tertib kedua untuk sinar dengan warna yang sama.

5. Cari purata panjang gelombang bagi setiap sinar monokromatik dan bandingkan dengan data jadual.

Jadual Nilai panjang gelombang untuk beberapa warna spektrum

Jadual Keputusan ukuran dan pengiraan

Pengkomputeran

1. Untuk spektrum urutan pertama: k=1 , d= , ℓ 1 =

a f1 = , a h1 = , dan kr1 =

Panjang gelombang untuk spektrum tertib pertama:

- ungu: , λ f1 =

- warna hijau: , λ c1 =

- Merah: , λ cr1 =

2. Untuk spektrum tertib kedua: k=2 , d= , ℓ 2 =

a φ2 = , a z2 = , dan kr2 =

Panjang gelombang untuk spektrum tertib kedua:

- ungu: , λ f2 =

- warna hijau: , λ z2 =

- Merah: , λ cr2 =

3. Nilai purata panjang gelombang:

- ungu: , λ fsr =

- warna hijau: , λ sav =

- Merah: , λ rsr =

Pengeluaran

Rekodkan jawapan kepada soalan ayat lengkap

1. Apakah yang dipanggil pembelauan cahaya?

2. Apakah yang dipanggil grating pembelauan?

3. Apakah yang dipanggil tempoh kekisi?

4. Tuliskan formula tempoh kekisi dan ulasan mengenainya

Makmal #6

"Mengukur panjang gelombang cahaya dengan parut difraksi"

Belyan L.F.,

cikgu fizik

MBOU "Sekolah Menengah No. 46"

bandar Bratsk

Tujuan kerja:

Meneruskan pembentukan idea tentang fenomena pembelauan.

Ketahui cara menentukan panjang gelombang cahaya menggunakan parut pembelauan dengan tempoh yang diketahui.

k=-3 k=-2 k=-1 k=0 k=1 k=2 k=3

peralatan:

1. Pembaris

2. parut pembelauan

3. Skrin dengan slot menegak sempit di tengah

4. Sumber cahaya - laser (sumber cahaya monokromatik)

Kisi pembelauan

Kisi difraksi adalah satu set sebilangan besar sangat jurang sempit dipisahkan oleh jurang legap.

a - lebar jalur lutsinar

b - lebar jalur legap

d = a + b

d- tempoh parut

Terbitan formula kerja:

maksimum

Sveta

a

Kekisi

Skrin

d dosa φ = k λ

kerana sudut adalah kecil

dosa φ = tg φ , kemudian

Jadual ukuran

Tertib spektrum

dalam

a

m

d

m

m



 10 -9 m

 Rabu

 10 -9 m

PENGIRAAN:

1 .  =

2.  =

3.  =

 rujuk =

Nilai jadual:

λ kr = 760 nm

Dalam output, bandingkan nilai diukur panjang gelombang dan yang jadual.

Soalan kawalan:

1. Bagaimanakah jarak antara maksima corak pembelauan berubah apabila skrin bergerak menjauhi jeriji?

2. Berapa banyak susunan spektrum yang boleh diperoleh daripada jeriji pembelauan yang digunakan dalam kerja itu?

SUMBER:

Fizik. Darjah 11. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Charugin V.M.

Buku teks untuk institusi pendidikan.

Tahap asas dan profil.

http://ege-study.ru/difracciya-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

Penentuan panjang gelombang cahaya menggunakan parut difraksi

tujuan kerja: penentuan menggunakan parut difraksi panjang gelombang cahaya dalam pelbagai bahagian spektrum yang boleh dilihat.

Instrumen dan aksesori: parut pembelauan; skala rata dengan celah dan lampu pijar dengan skrin matte dipasang pada bangku optik; pembaris milimeter.

1. TEORI KAEDAH

Belauan gelombang ialah gelombang membengkok di sekeliling halangan. Halangan difahami sebagai pelbagai ketidakhomogenan yang boleh dilalui oleh gelombang, khususnya gelombang cahaya, menyimpang daripada perambatan rectilinear dan memasuki kawasan bayang-bayang geometri. Difraksi juga diperhatikan apabila gelombang melalui lubang, membengkok di sekeliling tepinya. Belauan ketara disebut jika dimensi halangan atau lubang adalah mengikut urutan panjang gelombang, dan juga pada jarak yang jauh daripadanya berbanding dengan dimensinya.

Pembelauan cahaya menemui aplikasi praktikal dalam jeriji pembelauan. Kisi difraksi ialah sebarang struktur berkala yang mempengaruhi perambatan gelombang satu sifat atau yang lain. Kisi pembelauan optik yang paling mudah ialah satu siri celah sangat sempit selari yang serupa yang dipisahkan oleh jalur legap yang serupa. Sebagai tambahan kepada jeriji lutsinar seperti itu, terdapat juga jeriji pembelauan reflektif, di mana cahaya dipantulkan daripada ketidakteraturan selari. Kisi-kisi pembelauan lutsinar biasanya merupakan plat kaca di mana jalur (lejang) dilukis dengan berlian menggunakan mesin pembahagi khas. Pukulan ini hampir sepenuhnya legap jurang antara bahagian utuh plat kaca - celah. Bilangan pukulan per unit panjang ditunjukkan pada grid. Tempoh kekisi (malar). d ialah jumlah lebar satu lejang legap ditambah lebar satu celah lutsinar, seperti ditunjukkan dalam Rajah. 1, di mana ia difahami bahawa lejang dan jalur terletak berserenjang dengan satah corak.

Biarkan pancaran cahaya selari jatuh pada jeriji (GR) berserenjang dengan satahnya, Rajah. 1. Oleh kerana celahnya sangat sempit, fenomena pembelauan akan menjadi jelas, dan gelombang cahaya dari setiap celah akan pergi ke arah yang berbeza. Dalam perkara berikut, gelombang merambat secara rectilinear akan dikenal pasti dengan konsep sinar. Daripada keseluruhan set sinar yang merambat dari setiap celah, kami memilih pancaran sinar selari yang pergi pada sudut tertentu  (sudut pembelauan) kepada normal yang dilukis ke satah parut. Daripada sinar ini, pertimbangkan dua sinar, 1 dan 2, yang datang dari dua titik yang sepadan A dan C slot jiran, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 1. Lukiskan serenjang sepunya kepada sinar ini AB. Pada titik A dan C fasa ayunan adalah sama, tetapi pada segmen CB antara sinar terdapat beza laluan  sama dengan

 = d dosa. (satu)

Selepas lurus AB perbezaan laluan  antara rasuk 1 dan 2 kekal tidak berubah. Seperti yang dapat dilihat dari rajah. 1, perbezaan laluan yang sama akan wujud antara sinar yang bergerak pada sudut yang sama  dari titik yang sepadan bagi semua slot bersebelahan.

nasi. Rajah 1. Laluan cahaya melalui parut pembelauan DR: L ialah kanta menumpu, E ialah skrin untuk memerhati corak pembelauan, M ialah titik penumpuan bagi sinar selari

Jika sekarang semua sinar ini, iaitu, gelombang, dikurangkan kepada satu titik, maka mereka akan sama ada menguatkan atau melemahkan satu sama lain disebabkan oleh fenomena gangguan. Penguatan maksimum, apabila amplitud gelombang ditambah, berlaku jika perbezaan laluan antara mereka adalah sama dengan nombor integer panjang gelombang:  = k, di mana k ialah integer atau sifar,  ialah panjang gelombang. Oleh itu, dalam arah yang memuaskan keadaan

d dosa = k , (2)

maksimum keamatan cahaya dengan panjang gelombang  akan diperhatikan.

Untuk membawa sinar pergi pada sudut yang sama  ke satu titik ( M) kanta tumpu L digunakan, yang mempunyai sifat mengumpul pancaran sinar selari pada salah satu titik satah fokusnya, di mana skrin E diletakkan. Satah fokus melepasi fokus kanta dan selari dengan satah kanta; jarak f antara satah ini adalah sama dengan panjang fokus kanta, Rajah 1. Adalah penting bahawa kanta tidak mengubah perbezaan laluan , dan formula (2) kekal sah. Peranan kanta dalam kerja makmal ini dimainkan oleh kanta mata pemerhati.

Dalam arah yang mana nilai sudut pembelauan  tidak memenuhi hubungan (2), akan berlaku pengecilan separa atau lengkap cahaya. Khususnya, gelombang cahaya yang tiba di titik pertemuan dalam fasa yang bertentangan akan membatalkan satu sama lain sepenuhnya, dan minima pencahayaan akan diperhatikan pada titik yang sepadan pada skrin. Di samping itu, setiap celah, disebabkan oleh pembelauan, menghantar sinar keamatan yang berbeza ke arah yang berbeza. Akibatnya, gambar yang muncul pada skrin akan mempunyai bentuk yang agak kompleks: antara maksima utama ditentukan oleh keadaan (2), terdapat tambahan, atau maksima sisi, dipisahkan oleh kawasan yang sangat gelap - minima difraksi. Walau bagaimanapun, secara praktikal hanya maksima utama akan kelihatan pada skrin, kerana keamatan cahaya dalam maksima sekunder, apatah lagi minima, adalah sangat kecil.

Jika kejadian cahaya pada parut mengandungi gelombang yang berbeza panjang  1 ,  2 ,  3 , ..., maka dengan formula (2) adalah mungkin untuk mengira bagi setiap kombinasi k dan  nilainya bagi sudut pembelauan , yang mana maksima utama keamatan cahaya akan diperhatikan.

Pada k= 0 untuk sebarang nilai , ternyata  = 0, iaitu, dalam arah yang betul-betul berserenjang dengan satah parut, gelombang semua panjang dikuatkan. Ini adalah spektrum yang dipanggil. pesanan sifar. Secara amnya, nombor k boleh mengambil nilai k= 0, 1, 2, dsb. Dua tanda, , untuk semua nilai k 0 sepadan dengan dua sistem spektrum pembelauan yang terletak secara simetri berkenaan dengan spektrum tertib sifar, di sebelah kiri dan di sebelah kanannya. Pada k= 1 spektrum dipanggil spektrum urutan pertama, apabila k= 2 spektrum tertib kedua diperolehi, dsb.

Kerana selalu |dosa|  1, maka daripada hubungan (2) ia mengikuti bahawa untuk diberikan d dan nilai  k tidak boleh sewenang-wenangnya besar. Maksimum mungkin k, iaitu bilangan spektrum yang mengehadkan k max , untuk grating pembelauan tertentu boleh diperolehi daripada keadaan yang berikut daripada (2) dengan mengambil kira bahawa |sin|  1:

sebab tu k maks adalah sama dengan integer maksimum yang tidak melebihi nisbah d/. Seperti yang dinyatakan di atas, setiap celah menghantar sinar keamatan yang berbeza dalam arah yang berbeza, dan ternyata pada nilai besar sudut pembelauan , keamatan sinar yang dihantar adalah lemah. Oleh itu, spektrum dengan nilai yang besar |k|, yang sepatutnya diperhatikan pada sudut besar , tidak akan kelihatan secara praktikal.

Gambar yang muncul pada skrin dalam kes cahaya monokromatik, iaitu, cahaya yang dicirikan oleh satu panjang gelombang tertentu , ditunjukkan dalam rajah. 2a. Pada latar belakang gelap, anda boleh melihat sistem garis terang yang berasingan dengan warna yang sama, setiap satunya sepadan dengan nilainya sendiri. k.

nasi. 2. Pandangan gambar yang diperoleh menggunakan kisi pembelauan: a) kes cahaya monokromatik, b) kes cahaya putih

Jika cahaya bukan monokromatik jatuh pada parut, mengandungi satu set gelombang dengan panjang yang berbeza (contohnya, cahaya putih), maka untuk k 0 gelombang dengan panjang yang berbeza  akan dikuatkan pada sudut yang berbeza , dan cahaya akan terurai menjadi spektrum apabila setiap nilai k sepadan dengan keseluruhan set garis spektrum, Rajah. 2b. Keupayaan kisi pembelauan untuk menguraikan cahaya kepada spektrum digunakan dalam amalan untuk mendapatkan dan mengkaji spektrum.

Ciri-ciri utama kisi pembelauan ialah resolusinya R dan varians D. Jika terdapat dua gelombang dengan panjang gelombang yang rapat  1 dan  2 dalam pancaran cahaya, maka dua maksima pembelauan jarak rapat akan muncul. Dengan perbezaan kecil dalam panjang gelombang  =  1   2 maksima ini bergabung menjadi satu dan tidak akan dilihat secara berasingan. Mengikut keadaan Rayleigh, dua garis spektrum monokromatik masih boleh dilihat secara berasingan dalam kes apabila maksimum untuk garis dengan panjang gelombang  1 jatuh ke tempat minimum terdekat untuk garis dengan panjang gelombang  2 dan sebaliknya, sebagai ditunjukkan dalam Rajah. 3.

nasi. 3. Skim menerangkan keadaan Rayleigh: saya– keamatan cahaya dalam unit relatif

Biasanya, untuk mencirikan kisi pembelauan (dan instrumen spektrum lain), tidak nilai minimum, apabila garisan dilihat secara berasingan, dan kuantiti tanpa dimensi

dipanggil resolusi. Dalam kes kisi pembelauan, menggunakan keadaan Rayleigh, seseorang boleh membuktikan formulanya

R = kN, (5)

di mana N – jumlah nombor pukulan kekisi, yang boleh didapati dengan mengetahui lebar kekisi L dan tempoh d:

Penyerakan sudut D ditentukan oleh jarak sudut  antara dua garis spektrum, merujuk kepada perbezaan panjang gelombangnya :

Ia menunjukkan kadar perubahan sudut pembelauan  sinar bergantung kepada perubahan panjang gelombang .

Nisbah / termasuk dalam (7) boleh didapati dengan menggantikannya dengan terbitan d/d, yang boleh dikira menggunakan hubungan (2), yang memberi

. (8)

Bagi kes sudut kecil , apabila cos  1, daripada (8) kita perolehi

Bersama-sama dengan penyebaran sudut D juga menggunakan penyebaran linear D l, yang ditentukan oleh jarak linear  l antara garis spektrum pada skrin, merujuk kepada perbezaan dalam panjang gelombangnya :

di mana D ialah serakan sudut, f ialah panjang fokus kanta (lihat Rajah 1). Formula kedua (10) adalah sah untuk sudut kecil  dan diperoleh jika kita mengambil kira bahawa untuk sudut tersebut  l  f .

Lebih banyak resolusi R dan varians D, lebih baik mana-mana peranti spektrum yang mengandungi, khususnya, parut difraksi. Formula (5) dan (9) menunjukkan bahawa kisi pembelauan yang baik harus mengandungi sejumlah besar alur N dan mempunyai tempoh yang singkat d. Di samping itu, adalah wajar untuk menggunakan spektrum pesanan yang lebih tinggi (dengan nilai yang besar k). Walau bagaimanapun, seperti yang dinyatakan di atas, spektrum sedemikian kurang kelihatan.

Matlamat makmal ini adalah untuk menentukan panjang gelombang cahaya masuk pelbagai kawasan spektrum menggunakan parut difraksi. Gambar rajah persediaan ditunjukkan dalam rajah. 4. Peranan sumber cahaya dimainkan oleh lubang segi empat tepat (celah) DAN dalam skala Shk, diterangi oleh lampu pijar dengan skrin matte S. Mata pemerhati D, terletak di belakang parut pembelauan DR, memerhati imej maya celah dalam arah tersebut di mana gelombang cahaya yang datang dari celah parut berbeza saling menguatkan, iaitu, dalam arah maksima utama.

nasi. 4. Skim persediaan makmal

Kami mengkaji spektrum tidak lebih tinggi daripada susunan ketiga, yang mana, dalam kes kisi pembelauan yang digunakan, sudut pembelauan  adalah kecil, dan oleh itu sinus mereka boleh digantikan dengan tangen. Sebaliknya, tangen sudut , seperti yang boleh dilihat daripada Rajah. 4, sama dengan nisbah y/x, di mana y- jarak dari lubang A kepada imej maya garis spektrum pada skala, dan x ialah jarak dari penimbang ke parut. Oleh itu,

. (11)

Kemudian bukannya formula (2) kita akan mempunyai , dari mana

2. URUTAN PRESTASI KERJA

1. Pasang seperti yang ditunjukkan dalam rajah. 4, skala dengan lubang DAN pada satu hujung bangku optik berhampiran lampu pijar S, dan kisi pembelauan di hujungnya yang satu lagi. Hidupkan lampu di hadapannya yang terdapat skrin matte.

2. Gerakkan grid di sepanjang bangku simpanan, pastikan sempadan merah spektrum kanan urutan pertama ( k= 1) bertepatan dengan mana-mana pembahagian integer pada skala Shk; tulis nilainya y dalam jadual. satu.

3. Dengan menggunakan pembaris, ukur jarak x untuk kes ini dan masukkan juga nilainya dalam jadual. satu.

4. Lakukan operasi yang sama untuk sempadan ungu spektrum kanan susunan pertama dan untuk tengah bahagian hijau yang terletak di bahagian tengah spektrum (selepas ini, tengah ini akan dipanggil garis hijau untuk ringkasnya); nilai x dan y untuk kes ini, masukkan juga dalam jadual. satu.

5. Lakukan pengukuran yang serupa untuk spektrum kiri urutan pertama ( k= 1), memasukkan keputusan pengukuran dalam Jadual. satu.

Ambil perhatian bahawa untuk spektrum kiri sebarang pesanan k y.

6. Lakukan operasi yang sama untuk sempadan merah dan ungu dan untuk garis hijau spektrum tertib kedua; merekodkan data ukuran dalam jadual yang sama.

7. Masukkan dalam jadual. 3 lebar parut L dan nilai tempoh kekisi d yang tertera padanya.

Jadual 1

spektrum lampu pijar		x, cm	y, cm	 i, nm		 i =  i, nm
ungu

3. PEMPROSESAN DATA EKSPERIMEN

Menggunakan formula (12), hitung panjang gelombang  i untuk semua ukuran yang diambil

(d = 0.01 cm). Masukkan nilai mereka dalam jadual. satu.

2. Cari purata panjang gelombang secara berasingan untuk sempadan merah dan ungu bagi spektrum selanjar dan garis hijau yang dikaji, serta purata ralat aritmetik dalam menentukan  menggunakan formula

di mana n= 4 ialah bilangan ukuran bagi setiap bahagian spektrum. Masukkan nilai dan dalam jadual. satu.

3. Bentangkan hasil pengukuran dalam bentuk jadual. 2, di mana tuliskan sempadan spektrum yang boleh dilihat dan panjang gelombang yang diperhatikan garisan hijau, dinyatakan dalam nanometer dan angstrom, mengambil sebagai  nilai purata panjang gelombang yang diperoleh daripada Jadual. satu.

jadual 2

4. Menggunakan formula (6), tentukan jumlah bilangan lejang kekisi N, dan kemudian menggunakan formula (5) dan (9) hitung resolusi R dan serakan sudut kekisi D untuk spektrum tertib kedua ( k = 2).

5. Dengan menggunakan formula (3) dan penjelasannya, tentukan bilangan maksimum spektrum k maks , yang boleh diperolehi menggunakan parut pembelauan yang diberikan, menggunakan sebagai  panjang gelombang purata garis hijau yang diperhatikan.

6. Kira kekerapan  garis hijau yang diperhatikan menggunakan formula  = c/, di mana dengan ialah kelajuan cahaya, mengambil sebagai  juga nilai .

Semua dikira dalam perenggan. 4-6 nilai masuk dalam jadual. 3.

Jadual 3

4. SOALAN KAWALAN

1. Apakah fenomena pembelauan dan bilakah pembelauan paling ketara?

Belauan gelombang ialah gelombang membengkok di sekeliling halangan. Pembelauan cahaya ialah satu set fenomena yang diperhatikan apabila cahaya merambat melalui lubang kecil, berhampiran sempadan jasad legap, dsb. dan disebabkan oleh sifat gelombang cahaya. Fenomena pembelauan, biasa kepada semua proses gelombang, mempunyai ciri untuk cahaya, iaitu di sini, sebagai peraturan, panjang gelombang λ jauh lebih kecil daripada dimensi d halangan (atau lubang). Oleh itu, pembelauan hanya boleh diperhatikan pada jarak yang cukup besar. l daripada penghalang ( l> d2/λ).

2. Apakah kisi pembelauan dan untuk apa kisi tersebut digunakan?

Kisi difraksi ialah sebarang struktur berkala yang mempengaruhi perambatan gelombang satu sifat atau yang lain. Kisi pembelauan menjalankan gangguan berbilang pancaran pancaran cahaya difraksi koheren yang datang dari semua celah.

3. Apakah biasanya kisi pembelauan lutsinar?

Kisi-kisi pembelauan lutsinar biasanya merupakan plat kaca di mana jalur (lejang) dilukis dengan berlian menggunakan mesin pembahagi khas. Pukulan ini hampir sepenuhnya legap jurang antara bahagian utuh plat kaca - celah.

4. Apakah tujuan kanta digunakan dengan parut pembelauan? Apakah lensa dalam karya ini?

Untuk membawa sinar yang datang pada sudut φ yang sama ke dalam satu titik, kanta menumpu digunakan, yang mempunyai sifat mengumpul pancaran sinar selari pada salah satu titik satah fokusnya di mana skrin diletakkan. Peranan kanta dalam karya ini dimainkan oleh kanta mata pemerhati.

5. Mengapakah jalur putih muncul di bahagian tengah corak pembelauan apabila diterangi dengan cahaya putih?

Cahaya putih ialah cahaya bukan monokromatik yang mengandungi set panjang gelombang yang berbeza. Di bahagian tengah corak difraksi k = 0, maksimum pusat tertib sifar terbentuk; oleh itu, jalur putih muncul.

6. Takrifkan peleraian dan serakan sudut bagi jeriji difraksi.

Ciri-ciri utama kisi pembelauan ialah resolusi R dan penyebaran D.

Biasanya, untuk mencirikan grating difraksi, bukan nilai minimum Δλ digunakan, apabila garis dilihat secara berasingan, tetapi nilai tanpa dimensi

Penyerakan sudut D ditentukan oleh jarak sudut δφ antara dua garis spektrum, dibahagikan dengan perbezaan panjang gelombangnya δλ:

Ia menunjukkan kadar perubahan sudut pembelauan φ sinar bergantung kepada perubahan panjang gelombang λ.

membantu Manual >> Fizik

Formula pengiraan untuk pengiraan panjang ringan ombak di membantu difraksi jeriji. Pengukuran panjang ombak bermuara kepada takrifan sudut pesongan...