Введите ширину щели и расстояния между минимумами из журнала. Страница посчитает значения для всех 15 шагов отчёта в личном кабинете в том виде, в каком их принимает система.
Видео не загружается? Откройте его на YouTube или посмотрите весь плейлист по физике.
Числа вводите в метрах, как их показывает система: 0.000463. Нажмите на любое значение в шагах, чтобы скопировать его, маленькая цифра — номер опыта.
В первой части порядок минимума один и тот же (m = 2), а ширина щели меняется. Отметьте пять таких опытов — те же, что вы ввели в таблицу на этой странице.
Во второй части ширина щели одна и та же, а порядок минимума меняется от 1 до 10. Отметьте десять таких опытов.
Система показывает пять выбранных опытов. Сверьте ширину щели и расстояние между полосами с таблицей на этой странице и нажмите «Далее».
Угол маленький, поэтому φ ≈ xm/l: половину расстояния между минимумами делим на расстояние до экрана. Записываем как y · 10⁻³, два знака после точки. Для первого опыта:
Расстояние до экрана система показывает как 0.090 м, но ответы сходятся с l = 0.0909 м. Его мы и берём.
Делим единицу на угол. Берём φ без округления, иначе последняя цифра может разойтись. Один знак после точки.
Из условия минимума b·sin φ = mλ при малых углах 1/φ = b/(mλ): обратный угол растёт линейно с шириной щели. Строим прямую 1/φ = K1·b + B1 методом наименьших квадратов, ширину щели берём в микрометрах.
| Опыт | x = b, мкм | y = 1/φm |
|---|---|---|
| 1 | 500 | 392.7 |
| 2 | 461 | 363.6 |
| 3 | 422 | 330.5 |
| 4 | 396 | 309.2 |
| 5 | 371 | 290.9 |
Оба числа округляем до трёх значащих цифр.
Система строит такой же график сама. Точки должны лечь почти на прямую.
Угловой коэффициент прямой K1 = 1/(mλ), отсюда λ = 1/(m·K1). Порядок минимума m = 2, ответ в микрометрах с тремя знаками.
Система показывает десять выбранных опытов: ширина щели одна, порядок минимума от 1 до 10. Сверьте расстояния между полосами и нажмите «Далее».
Считаем так же, как на шаге 4, для каждого порядка минимума. Для m = 1:
При постоянной ширине щели φ = (λ/b)·m: угол растёт линейно с порядком минимума. Строим прямую φ = K2·m + B2 по значениям шага 10 методом наименьших квадратов.
| m | y = φm · 10³ |
|---|---|
| 1 | 1.24 |
| 2 | 2.61 |
| 3 | 3.85 |
| 4 | 5.16 |
| 5 | 6.49 |
| 6 | 7.76 |
| 7 | 9.08 |
| 8 | 10.45 |
| 9 | 11.83 |
| 10 | 13.26 |
Оба числа округляем до трёх значащих цифр. K2 здесь в единицах 10⁻³, как и φ.
Система строит такой же график сама.
Угловой коэффициент K2 = λ/b, отсюда b = λ/K2. Не забываем множитель 10⁻³ у K2. Ответ в микрометрах, до целого.
Сравниваем ширину щели второй части (500 мкм) с вычисленной. Ответ в процентах, три значащие цифры.
Лабораторная работа успешно завершена.
Напишите нам во ВКонтакте номер шага и свои замеры. Разберёмся и, если ошибка в расчёте, поправим его для всех.
Луч лазера проходит через узкую щель, и на экране вместо одной полоски появляется ряд светлых и тёмных полос. По расстояниям между тёмными полосами (минимумами) находят длину волны лазера и ширину щели.
Порядок минимума фиксирован (m = 2), а щель сужают. Чем уже щель, тем шире расходится картина, и расстояние между минимумами растёт.
Обратный угол дифракции растёт линейно с шириной щели. По наклону этой прямой находят длину волны.
Щель фиксирована, а меряют минимумы с 1-го по 10-й. Угол растёт линейно с номером минимума, и по наклону, зная длину волны, вычисляют ширину щели.
Условие минимума при дифракции на щели, формула (2.1) методички:
Экран далеко, угол маленький, поэтому sin φ ≈ φ ≈ xm/l:
Отсюда две прямые, по которым считается отчёт:
Наклон первой K1 = 1/(mλ), второй K2 = λ/b.
Система округляет его на экране до трёх знаков. Углы, которые она принимает на шагах 4 и 10, получаются с l = 0.0909 м.
Экран далеко от щели, угол — тысячные доли радиана. Для таких углов sin φ и сам угол практически равны.
Красный гелий-неоновый лазер излучает около 0.63 мкм. Если у вас получилось около 0.62–0.63 мкм, опыт проведён правильно.
Список всех работ, для которых есть расчёт, — на странице лабораторных по физике. Ссылки на соседние работы есть и внизу этой страницы.