Материал: Методические указания для выполнения лабараторных работ. Оптика и атомная физика
=
sin
φ+m
m
-
θ
a
= cos
φ+m
m
θ
a
= cos
φ−m
m
a = sin
φ−m
m
=
φ− m
α−m
−
α0
α−m
α−m
0 |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*В протоколе наблюдений должно содержаться три таких таблицы для линий желтого, зеленого и синего цветов.
Таблица 4.2
Константы эксперимента
Длина волны
зеленогоцвета
λ=λ λнм
λ =546 5,нм сP = 95%
d
Постоянная
решетки
= d d , мкм
Длина решетки |
Число штрихов на |
||
решетке |
|||
L, см |
|||
|
|
|
|
N = L d |
|||
|
|||
1,5 см |
|
|
|
|
Таблица 4.3 |
||
Определение длины волны и характеристик дифракционной решетки
Цвет |
Угловой |
|||
спектральной |
коэффициент |
|||
линии |
a = |
|
|
|
Желтая |
|
|
|
|
Зеленая |
|
|
|
|
Синяя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина
= λ
волны |
Порядок |
||
|
|
нм |
спектра, m |
λ |
|||
|
1 |
||
|
3 |
||
|
1 |
||
|
3 |
||
|
1 |
||
|
3 |
||
D |
= m d cos φ |
m |
φ |
|
мин/нм
R = mN
λ=λ R
нм
Указания по проведению наблюдений
Включить ртутную лампу. Направить коллиматор на ртутную лампу. Наблюдать в зрительную трубу дифракционную картину. Проверить, стоит
30
ли дифракционная решетка перпендикулярно выходящему из коллиматора пучку лучей.
Повернуть зрительную трубу против часовой стрелки вокруг оси гонио-метра, навести зрительную трубу на желтую спектральную линию 3-го порядка, определить угол α+3 . Затем поворачивать зрительную трубу по часовой стрел-
ке, последовательно совмещая нить окуляра зрительной трубы с яркими спек-тральными линиями (желтой, зеленой, синей, белой) порядков m = +3; +2; +1;0 (справаотцентральногомаксимумаивцентреего). Определить соответствующие углы α+m и записать их значения для каждого цвета в табл. 4.1.
Продолжать далее поворачивать зрительную трубу по часовойстрелке за центральный максимум, последовательно наводить нить зрительной трубы на синюю, зеленую, желтую линии спектра слева от центрального максимума для m = −3; −2; −1;0 . Определить соответствующие углы α−m . Результаты
представить в табл. 4.1.
Наблюдения по пп. 2, 3 проделать 3 раза для последующей статистиче-ской обработки результатов.
Запишите длину решетки L с панели установки в табл 4.2.
Указания по обработке результатов
Выведите формулы погрешностей
θa
в табл.4.1 и
d , λi
пп.5и6.
Для каждого значения
= 3; 2; 1;0
в трех таблицах по форме 4.1
рассчитать средние значения углов
α
m
,
|
|
= |
|
|
− |
|
|
|
m |
|
m |
|
0 |
||
|
|
|
|
|
и значения пара-
метра
ai
=
sin
φ
m
m
(где
ai
=
λi
d
,
i =1,
2, 3).
Индекс
i
=
1
соответствует
жел-тому, i
=
2
– зеленому, i
=
3
– синему цветам спектральных линий.
По полученным выборкам значений ai объема N = 6 по каждой из
таблиц
по форме 4.1 найти результат косвенного
измерения ai
=
ai
ai
вы-борочным методом обработки данных
косвенных измерений с доверительной
вероятностью P = 95% |
. Результаты расчетов занести в табл. 4.3. |
||
4. В координатах |
( y = sin |
|
m = ai m; x = m) отметить на миллиметровой |
|
|||
бумаге положение совместных значений
(sin |
|
|
; m) |
|
m |
||
|
|
|
для синей, зеленой и
желтой
линий и через полученные совокупности
точек провести аппрокси-мирующие прямые
y
=
ai
x
.
Используя значение длины волны для зеленой линии в табл. 4.2 рассчи-тать методом переноса погрешностей постоянную дифракционной решетки
=
d
d
с
P
= 95
%
.
Здесь
d
=
i
ai
,
(i
=
2)
и
d
=
d
(
λ
λ
) 2
+
( a
a
)2
.
Результаты
расчетов занести в табл. 4.2.