The provided image contains a laboratory work document about optical diffraction. Please extract the following information: 1. The name of the laboratory work. 2. The objective of the work. 3. The list of equipment used. 4. The theoretical explanation of diffraction and interference, including the condition for maximum intensity and the formula for calculating wavelength. 5. The steps of the practical work.

Лабораторная работа №19: Определение длины волны светового излучения с помощью дифракционной решётки

Цель: Познакомиться на опыте с явлением многолучевой интерференции световых волн. Используя решётку с известным расстоянием между штрихами измерить длину волны светового излучения.

Оборудование: Штатив, дифракционная решётка, измерительная лента.

Теория:

Дифракция волн - огибание волнами различных препятствий (неоднородностей). Препятствия нарушают прямолинейность распространения фронта волны. Дифракция волн свойственна всякому волновому движению; проявляется особенно отчетливо в случаях, когда размеры препятствий меньше длины волны или сравнимы с ней, однако проявляется всегда. Для увеличения яркости дифракционной картины нужно пропускать свет через несколько параллельных щелей. В этом случае кроме явления дифракции будет происходить ещё и явление интерференции, т.к. лучи, идущие от всех лучей, оказываются когерентными.

Когерентными называются волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Дифракционная решетка — оптический прибор, представляющий собой большое число параллельных и очень близко расположенных узких щелей, которые пропускают или отражают свет.

Максимумы света наблюдаются в точках экрана, для которых выполняется условие максимума:

Условие максимума: на разности хода волн укладывается четное число полуволн (целое число длин волн):

\[ \Delta = k \cdot \lambda \quad (1) \] где ∆ - разность хода волн; λ - длина световой волны; k - номер максимума.

Центральный максимум (в точке О) называют нулевым; для него ∆=0. Слева и справа от него располагаются максимумы высших порядков.

Условие возникновения максимума можно записать иначе:

\[ d \cdot \sin φ = k \lambda, \quad \text{где } k=0; ± 1; ± 2; ± 3... \] Здесь d - период дифракционной решётки в мм, φ - угол, под которым виден световой максимум k-го порядка в точке N на расстоянии а от нулевого максимума, λ - длина волны.

Так как углы дифракции малы, то для них можно принять: sinφ ≈ tgφ, а tgφ=a/b.

Поэтому:

\[ \lambda = \frac{d \cdot a}{k \cdot b} \quad (2) \] и искомая длина световой волны равна.

В данной работе формулу (2) используют для вычисления длины световой волны.

Из условия максимума следует sinφ=(kλ)/d.

Пусть k=1, тогда sinφ_кр=λ_кр/d и sinφ_Φ=λ/δ. Известно, что λ_кр>λ, следовательно sinφ_кр>sinφ. Т.к. y = sinφ - функция возрастающая, то φ_кр>φ.

Поэтому фиолетовый цвет в дифракционном спектре располагается ближе к центру.

Между максимумами расположены минимумы освещенности. Чем больше общее число щелей и чем ближе друг к другу они расположены, тем более широкими промежутками разделены максимумы.

Картина дифракции лазерного излучения красно цвета на решётках с различным числом щелей на 1 мм:

Ход работы:

1. Перенести рисунок в тетрадь.
2. Подготовить таблицу для записи результатов измерений: