Дифракція на ґратці

Схема досліду

Оптична ґратка - це періодична структура, яка дифрагує світло, що на неї падає. При цьому стає видимим спектр цього світла. Ґратки можна застосовувати для спектрального аналізу або й для монохроматизації.

Принцип

Оптична ґратка відхиляє світло, що падає, на кожній щілині, тож за ґраткою відбувається інтерференція. Виникає симетрична інтерференційна картина, причому світло розкладається у свій спектр.

Навчальна мета

Учні мають поспостерігати дифракційний ефект на ґратці та порівняти його з дисперсією на призмі.

Завдання

Учні мають дослідити явища, які виникають, коли пучок світла пропускають крізь оптичну ґратку.

• Після того, як на уроках фізики з'ясовано, що світло, як і, наприклад, хвилі на воді, може відбиватися й заломлюватися, треба з'ясувати питання, чи має світло також хвильову природу. Тоді, як і в хвиль на воді, у світла теж мали б виявлятися явища інтерференції.
• Дослід із дифракції на оптичній ґратці дає переконливий доказ здатності (видимого) світла до інтерференції, а отже, і його хвильової природи.

Вказівки щодо складання та виконання

• Дослід слід виконувати в добре затемненому кабінеті фізики. Тоді можна ще виразно виявити дифракційні спектри другого порядку.
• Якщо планують додаткові дослідження з одноколірним світлом, радимо скористатися фільтрами (з набору світлофільтрів для адитивного змішування кольорів, замовний № 09807-00), які можна по черзі всувати в гніздо для діафрагм освітлювача.

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Спектральні лінії білого світла

Оптична ґратка - це періодична структура, яка дифрагує світло, що на неї падає. При цьому стає видимим спектр цього світла. Ґратки можна застосовувати для спектрального аналізу матеріалів або й для монохроматизації (виділення певної довжини хвилі).

Як працює оптична ґратка?

Досліди явища, які виникають, коли пучок світла пропускають крізь оптичну ґратку.

• Постав основу зі стрижнем під освітлювач.

• Поклади оптичну лаву на дослідний стіл.

• Постав освітлювач з основою на кінець оптичної лави.

• Всунь світлонепроникну діафрагму перед лінзу освітлювача.

• Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В~).

• Постав екран на правому кінці оптичної лави, а лінзу з - поблизу освітлювача, і пересувай її доти, доки кругла світлова пляма на екрані не матиме діаметра, приблизно рівного діаметру лінзи.

• Всунь діафрагму зі щілиною в тримач діафрагм і насади його на обідок лінзи.

• Постав лінзу з і пересувай її, доки на екрані не виникне різке зображення щілини.

Схема установки

• Постав оправу зі шкалою праворуч поряд із лінзою (з ), всунь ґратку в другий тримач діафрагм і насади його на оправу.

• Опиши в протоколі зображення на екрані до і після введення ґратки в хід променів.

• Це явище називають дифракційним спектром світла. Зверни увагу на розташування кольорів: світло якого кольору дифрагує найсильніше, а якого - найслабше? Запиши свої спостереження.

• Вимкни блок живлення.

Коли світло заломлюється в призмі, теж виникають спектри, які називають дисперсійними спектрами.