Лабораторная работа №14. «Определение спектральных
advertisement
Лабораторная работа №14. «Определение спектральных границ чувствительности человеческого глаза с помощью дифракционной решетки – способ 1». Цель работы: изучение дифракции белого света. Задачи работы: определение длин световых волн, соответствующих красному, желтому (зеленому), фиолетовому участкам видимого спектра и определяющих спектральные границы чувствительности человеческого глаза. Оборудование: набор дифракционных решёток, прибор для измерения длины световой волны. Теория и метод выполнения работы Если расположить источник света (лампу накаливания, свечу и т.п.) против узкой щели прибора для определения длины световой волны, то при рассматривании щели через дифракционную решетку мы увидим симметрично расположенные по обе стороны от щели сплошные разноцветные полосы – дифракционные спектры 1-го, 2-го и т.д. порядков. Возникновение этих спектров объясняется явлением дифракции света на системе прозрачных полос – щелей дифракционной решетки. При таком способе наблюдения спектра роль линзы, собирающей в одну точку параллельный пучок световых лучей, идущих под углом от дифракционной решетки, выполняет оптическая система глаза человека, а роль экрана, на котором получается спектр, сетчатка глаза. Один из возможных графиков зависимости чувствительности сетчатки человеческого глаза от длины световой волны представлен на рисунке: Формула дифракционной решётки имеет вид d sin k . Т.к. углы дифракции очень малы, то sin tg решётки принимает вид d a . Окончательно формула дифракционной b a k . Расчётные формулы для определения длин световых волн, b соответствующих красному, желтому (зеленому), фиолетовому участкам видимого спектра и определяющих спектральные границы чувствительности человеческого глаза имеют вид кр d a кр k b , ж з d aф d aжз , ф . k b k b Ход работы Провести серию из 5 опытов, каждый раз измерять расстояние от центрального максимума до kого и расстояние от дифракционной решётки до экрана. Результаты измерений и вычислений заносить в таблицы. Таблица измерений и вычислений длины световой волны, соответствующей красному участку видимого спектра № опыта Период дифракционной решётки Дифракционный максимум Расстояние от центрального максимума до k-ого d мм k - акр мм Расстояние от дифракционной решётки до экрана b мм Длина волны красного участка видимого спектра Абсолютная погрешность кр кр нм нм 1 2 3 4 5 Среднее Длина световой волны красного участка i видимого спектра d ai k bi n Среднее значение длины световой волны ср красного участка видимого спектра i 1 i n 1 2 3 4 5 5 i ср i Абсолютная погрешность n Средняя абсолютная погрешность Относительная погрешность Длина световой волны красного участка видимого спектра Нижняя граница длины волны красного участка видимого спектра Верхняя граница длины световой волны красного участка видимого спектра Сравнение расчётного значения длины световой волны красного участка видимого спектра с табличными данными на числовой оси ср = ср ср i i 1 n 1 2 3 4 5 5 100% кр ср ср нм = ( НГ(расч)= ср ср нм = ВГ(расч)= ср ср нм = ) нм Таблица измерений и вычислений длины световой волны, соответствующей желтому (зеленому) участку видимого спектра № опыта Период дифракционной решётки Дифракционный максимум Расстояние от центрального максимума до k-ого d мм k - аж-з мм Расстояние от дифракционной решётки до экрана b мм Длина волны желтого (зеленого) участка видимого спектра Абсолютная погрешность ж-з ж-з нм нм 1 2 3 4 5 Среднее Длина световой волны желтого (зеленого) i участка видимого спектра Среднее значение длины световой волны d ai k bi n желтого (зеленого) участка ср видимого спектра i 1 i n 1 2 3 4 5 5 i ср i Абсолютная погрешность n Средняя абсолютная погрешность Относительная погрешность Длина световой волны желтого (зеленого) участка видимого спектра Нижняя граница длины световой волны желтого (зеленого) участка ср = ср ср i i 1 n 1 2 3 4 5 5 100% ж з ср ср нм = ( НГ(расч)= ср ср нм = видимого спектра Верхняя граница длины световой волны желтого (зеленого) участка видимого спектра Сравнение расчётного значения длины световой волны желтого (зеленого) участка видимого спектра с табличными данными на числовой оси ВГ(расч)= ср ср нм = ) нм Таблица измерений и вычислений длины световой волны, соответствующей фиолетовому участку видимого спектра № опыта Период дифракционной решётки Дифракционный максимум Расстояние от центрального максимума до k-ого d мм k - аф мм Расстояние от дифракционной решётки до экрана b мм Длина волны фиолетового участка видимого спектра Абсолютная погрешность ф ф нм нм 1 2 3 4 5 Среднее Длина световой волны фиолетового i участка видимого спектра d ai k bi n Среднее значение длины световой волны ср фиолетового участка видимого спектра i 1 i n 1 2 3 4 5 5 i ср i Абсолютная погрешность n Средняя абсолютная погрешность Относительная погрешность Длина световой волны фиолетового участка видимого спектра Нижняя граница длины световой волны фиолетового участка видимого спектра Верхняя граница длины световой волны фиолетового участка видимого спектра Сравнение расчётного значения длины световой волны фиолетового участка видимого спектра с табличными данными на числовой оси ср = ср ср i i 1 n 1 2 3 4 5 5 100% ф ср ср нм = ( НГ(расч)= ср ср нм = ВГ(расч)= ср ср нм = ) нм Справка «Длины волн оптического диапазона» Род излучения Длины волн Ультрафиолетовое излучение 10 нм – 380 нм Фиолетовые волны 380 нм – 450 нм Синие волны 450 нм – 480 нм Голубые волны 480 нм – 500 нм Зеленые волны 500 нм – 560 нм Желтые волны 560 нм – 590 нм Оранжевые волны 590 нм – 620 нм Красные волны 620 нм – 760 нм Инфракрасное излучение 760 нм – 1 мм
