Изучение дифракции Фраунгофера. ФПВ-05-3-2

ДИФРАКЦИЯ

Дифракция света на двойной щели и кратных щелях. ФПВ05-3-2

НАЗНАЧЕНИЕ:

• Установка ФПВ05-3-2 предназначена для проведения лабораторных работ по курсу физики раздел «Оптика» для инженерно-технических специальностей высшей школы.
• Установка обеспечивает возможность изучить явление дифракции Фраунгофера на щелях.
• При проведении лабораторных работ установка может использоваться как самостоятельно , так и в составе лаборатории » Оптика «
• Установка предназначена для эксплуатации в закрытых, сухих, отапливаемых помещениях при температуре окружающей среды от +10 ЦЕЛ до +35 ЦЕЛ и относительной влажности воздуха до 80 %.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

Установка содержит:

• Осветитель лазерный с регулируемой яркостью 1 шт.
• Линза собирающая (F=50 mm) 1 шт.
• Щель двойная b=0,12 мм, (ширина перемычки между щелями 0,06 мм) 1 шт.
• Экран со шкалой 1 шт.
• Электропитание установки от сети переменного тока

частотой , Гц 50 + — 1

напряжением, В 220 (+10 %;-15 %)

• Потребляемая мощность, В*А, не более 10
• Габаритные размеры, мм, не более 1000 х220 х 370
• Масса, кг, не более 7
• Наработка на отказ, часов, не менее 500
• Средний срок службы, лет, не менее 5

Теоретическая часть

Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики. Дифракция приводит к огибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени. Различают два случая дифракции света — дифракцию Френеля, или дифракцию в сходящихся лучах, и дифракцию Фраунгофера, или дифракцию в параллельных лучах. Характер дифракции зависит от значения безразмерного параметра:

— дифракция Фраунгофера,

— дифракция Френеля,

— свет распространяется по законам геометрической оптики,

где b — размер препятствия, λ — длина световой волны, L — расстояние от препятствия до экрана наблюдения

Схема наблюдения дифракции Фраунгофера на одной щели Параллельный пучок света от лазера 1 падает нормально на непрозрачную преграду с щелью шириной b. На экране наблюдаются чередующиеся светлые и темные полосы.

В направлениях, удовлетворяющих условиям

min и max интенсивность колебаний результирующего поля соответственно равна нулю (дифракционные минимумы) или максимальна (дифракционные максимумы). Здесь k = 1, 2, 3,… .В направлении наблюдается самый интенсивный центральный максимум нулевого порядка. Ему соответствует 90% всего светового потока, выходящего из щели. Центральный максимум в 2 раза шире побочных максимумов.

Дифракционная решетка. Если плоская монохроматическая волна встречает непрозрачную преграду, содержащую N параллельных щелей шириной b на одинаковом расстоянии d. друг от друга (плоскую дифракционную решетку), то на экране наблюдается более четкая по сравнению с одиночной щелью дифракционная картина — чередующиеся светлые и темные полосы. В направлениях, удовлетворяющих условию

где — постоянная решетки, = 0, 1, 2, 3, …- порядок спектра, наблюдаются дифракционные максимумы (спектры). Между двумя соседними главными максимумами наблюдается N-2 побочных максимума очень слабой интенсивности. Побочные максимумы обуславливают при низком разрешении слабый фон освещенности, на котором проявляются узкие и резкие главные максимумы.На рис. 3 представлена зависимость интенсивности света от синуса угла дифракции при дифракции на решетке с N = 6. Штриховой линией показана картина дифракции на одной щели.