Порядок измерений и обработки результатов

Упражнение 1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ЩЕЛИ

1. Ознакомьтесь с приборами на рабочем столе; расположите их в нужной последовательности на одной прямой согласно схеме на с. 107; между лазером Ли экраномЭпоместите пластинкуЩс вертикальной щелью.

2. Подключите к сети блок питания БПлазера. С помощью тумблера на панелиБПвключите лазер.

3. Запишите в тетрадь значение длины волны лазерного излучения = 0,633мкм.

4. Манипулируя штативом2и регулировочным винтом4, направьте лазерный луч на щель.

5. Установите экран Этак, чтобы на нем наблюдалась четкая дифракционная картина.

6. С помощью рулетки или сантиметра измерьте расстояниеDот щели до экрана (между центрами штативов2и3).

7. Запишите значение Dв табл. 1, выразив его в миллиметрах.

Таблица 1

Номер опыта	D, мм	m	Lm , мм	хm , мм	b, мкм	b, мкм	(b)^2, мкм^2
1
…	…	…	…	…	…	…	…
n
				 =		 =

8. Отсчитайте слева и справа от центра картины одинаковое числоm минимумов; измерьте линейкой расстояние между нимиL_m  (см. рис. 35). Значенияm иL_m  (в мм) занесите в таблицу.

9. Изменяя расстояние Dмежду щелью и экраном, повторите пп. 6-8 еще три-четыре раза (так, чтобы общее число опытовnбыло не менее четырех).

10. Для каждого опыта с помощью соотношения (6) найдите координату m-го минимумаx_m . По формуле (7) рассчитайте ширину щелиb; последнюю выразите вмкм. Значенияx_m иb занесите в таблицу.

11. Вычислите сумму найденных значений ширины щели и определите ее среднее значение .

12. Выполните все расчеты, необходимые для оценки случайной погрешности измерения ширины щели _s b. Найдите величину_s b, задаваясь доверительной вероятностью= 0,95.

13. Оцените абсолютные приборные ошибки прямых измерений  D и L_m , а также относительные ошибкиE_DиE_L . Найдите абсолютную приборную погрешность косвенного измерения b, при необходимости воспользовавшись формулой:

14. Оцените полные абсолютную и относительнуюЕпогрешности. Сделав необходимые округления, запишите окончательный результат измерения ширины щели.

Упражнение 2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРИОДА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

1. Замените штатив 2со щельюЩна штатив с дифракционной решеткойДР.

2. С помощью регулировочного винта4направьте лазерный луч на дифракционную решетку.

3. Установите экран Этак, чтобы на нем наблюдалась картина дифракции. Измерьте и запишите в табл. 2 расстояниеDот решетки до экрана.

Таблица 2

Номер опыта	D, мм	k	Lk , мм	xk , мм	d, мм
1
…	…	…	…	…	…
N

4. Отсчитайте от центра картины (среднего из трех наиболее ярких максимумов) влево и вправо по одинаковому количествуk главных максимумов (не считая центрального!); измерьте расстояние между нимиL_k , как показано на рис. 37. Значенияkи L_k занесите в таблицу.

5. Повторите пп. 3 и 4, изменяя расстояние Dот решетки до экрана так, чтобы общее число опытовnбыло не менее четырех.

6. Для каждого опыта по формулам (12) и (13) рассчитайте координату k-го максимумаx_kи период дифракционной решеткиd. Результаты расчетов занесите в табл. 2.

7. Оцените среднее из измеренных значений и запишите его в тетрадь.

Контрольные вопросы

1. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

2. Метод зон Френеля и его применение для анализа дифракционной картины.

3. Дифракция Фраунгофера на одиночной щели. Условие наблюдения минимумов.

4. Дифракционная решетка. Период решетки. Характер дифракционной картины. Условия наблюдения главных максимумов и минимумов.

5. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Угловая дисперсия и разрешающая способность решетки.