Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип icon

Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип



НазваниеТемы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип
Дата конвертации24.05.2013
Размер41.62 Kb.
ТипДокументы
скачать >>>



Темы для изучения


Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера.


Принцип


Монохромный свет падает на щель или кромку. Определяется распределение интенсивности дифракционной картины.


Оборудование


Лазер, He-Ne 1,0 мВт, 110 В ~ 08181.93 1

Фотоэлемент для опорной плиты 08734.00 1

Держатель для линз 08012.00 1

Линза, в оправе, f = -50 мм 08026.01 1

Щель, регулируемая 08049.00 1

Экран металлический, 300х300 мм 08062.00 1

Цилиндрическая опора -PASS- 02006.55 4

Метровая шкала, демонстрационная, 1000 мм 03001.00 1

Струбцина 02014.00 1

Рулетка, 2 м 09936.00 1

Многопредельный измерительный прибор

с усилителем 07034.00 1


*Альтернативное оборудование:

Усилитель низкой частоты, 220 В 13625.93 1

Цифровой мультиметр 07122.00 1

Соединительный шнур, 75 см, красный 07362.01 1

Соединительный шнур, 75 см, синий 07362.04 1


Цель


  1. Измерить ширину заданной щели.

  2. Измерить распределение интенсивности дифракционной картины щели и кромки.



^

Установка и ход работы


Соберите экспериментальную установку, как показано на рис. 1. Расположите рассеивающую линзу с фокусом 50 мм напротив лазера. Внутренний край щели, которая открыта полностью, служит кромкой. Расстояние между линзой и щелью должно равняться 75 мм. Отрегулируйте мощность лазера до 1 мВт.


Для получения дифракции на щели направьте луч лазера симметрично на вертикальные закрытые кромки щели. Металлический экран со шкалой, проходящей посередине, должен находиться на определенном расстоянии (например, 3 м).


Откройте щель и рассчитайте ее ширину при помощи формулы


,

где





b – ширина щели

m – порядок максимума от центра

xmрасстояние mго максимума

r – расстояние от щели до экрана

λ – длина волны луча лазера

^

Внимание: остерегайтесь прямого попадания лазерного пучка в глаза.



Рис. 1: Экспериментальная установка для преломления света на щели и кромке.







Во избежание появления бликов на экране необходимо накрыть центр рисунка с наибольшей освещенностью (например, карандашом на опоре).

Для дифракции на кромке приклейте экран с одинарной щелью (вертикальной) к фотоэлементу при помощи клейкой ленты. Метровая шкала, на которой можно перемещать цилиндрическую основу с фотоэлементом под прямыми углами к лазерному лучу, находится на некотором расстоянии (например, 3 м). Подключите фотоэлемент к многопредельному измерительному прибору с усилителем (мВ нА).

Измерьте интенсивность I0 без кромки – вначале без лазера (темное значение), затем с лазером (светлое значение). Эти значения следует учитывать при расчетах.


Аккуратно передвиньте кромку (кромку щели) в луч лазера так, чтобы половина его была закрыта. В некоторых случаях измерение интенсивности можно проводить быстрее с использованием экрана со щелью. Расположенного горизонтально. В таком случае кромку следует передвигать в луч до тех пор, пока не зарегистрируется половина напряжения.

^

Теория и расчет



Если свет с длиной волны λ падает на щель шириной b, каждая точка щели служит начальной точкой новой сферической волны. В результате интерференции этих новых волн на экране за щелью формируется дифракционная картина.

Если рассматривать данную дифракцию с точки зрения приближения Фраунгофера, интенсивность в точке P на экране (с учетом условных обозначений на рис. 2) равна:

(1)


с – постоянная, зависящая от длины волны и геометрии. Максимумы интенсивности возникают при

.

Таким образом, получаем первый максимум для = 0. Следующие максимумы возникают. если аргумент тангенса принимает значения 1,43π, 2,459 π, 3,47 π, 4,479 π, …

Минимумы интенсивности возникают, если

; n = 1, 2, …




Рис. 2: Дифракция на щели

Рис. 3: Зависимость распределения интенсивности дифракции на щели от положения вдоль прямой, проходящей параллельно плоскости щели, нормированная по интенсивности без щели.





где a>>x, минимумы примерно равноудалены и




Если свет падает на щель, образованную прямой кромкой (параллельно оси y), он преломляется. Если начало координат проходит через пересечение соединительной линии PQ между источником света и точкой вхождения в плоскость дифракции, то распределение интенсивности дифракционной картины за преломляющей кромкой будет равно


(2)





Рис. 4: Дифракция на кромке





Используя обозначения рис. 4, получаем

(3)

(4)


U и V являются интегралами Френеля, которые определяются как:







Интенсивность на затемненной стороне постоянно снижается. На светлой она показывает минимумы и максимумы, а общая интенсивность согласно выражению (3) уменьшается квадратично с расстоянием между источником света и точкой падения луча.


Рис. 5: Зависимость распределения интенсивности дифракции на кромке от положения на прямой под прямыми углами к линии, соединяющей источник света и кромку, нормированная по интенсивности без щели.










Похожие:

Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconТемы для изучения Продольные волны, принцип Гюйгенса, интерференция, дифракция Фраунгофера и Френеля. Принцип работы
Плоская ультразвуковая волна преломляется в системе одинарной щели разной ширины и в системах двойных различных щелей. Интенсивность...
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconТемы для изучения Зоны Френеля, принцип Гюйгенса, дифракция Фраунгофера, дифракция на щели. Принцип
Микроволна попадает на щель и край экрана. Определяется картина дифракции на основе дифракции на этих препятствиях
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconТемы для изучения Продольные волны, принцип Гюйгенса, интерференция, дифракция Фраунгофера и Френеля. Принцип работы
Плоская ультразвуковая волна преломляется на различных многощелевых системах. Сила сопряженных волн при дифракции и интереференции...
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconТемы для изучения Принцип Гюйгенса, интерференция, дифракция Фраунгофера и Френеля, когерентность, лазер. Принцип
Единичная щель и система двойных щелей освещаются лучом света, исходящим из лазера. При помощи перемещаемого фотодиода измеряется...
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconЛабораторная работа Установка для наблюдения зон Френеля / зонная пластинка
Принцип Гюйгенса-Френеля, дифракция Френеля и Фраунгофера, интерференция, когерентность, зонная пластинка
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconИсследование дисперсии оптического стекла, основных характеристик
Дифракция; дифракция Френеля и Фраунгофера; дифракция на щели, дифракционная решетка и ее характеристики; дисперсия; электронная...
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconТемы для изучения Продольные волны, наложение волн, отражение продольных волн, стоячие продольные волны. Принцип работы
Ультразвуковая волна преломляется на металлической пластине. Отраженная волна накладывается на падающую, совпадающую по фазе и амплитуде,...
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconЛабораторная работа изучение фурье-оптики
Фурье преобразования, линзы, дифракция Фраунгофера, показатель преломления, принцип Хугена (Huygen), техника тумана
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconЗакон интерференции, дифракция Фраунгофера и Френеля, закон когерентности, закон лазера
Множество щелей с одинаковой шириной и расстоянием друг между другом, а также просветные дифракционные решётки с различными постоянными...
Темы для изучения Интенсивность, интегралы Френеля, дифракция Фраунгофера. Принцип iconТемы для изучения Зарядка, разрядка, постоянная времени, экспоненциальная функция, период полураспада. Принцип
Собирается цепь, состоящая из источника питания, ключа, последовательно соединенных резистора и конденсатора. Записывается напряжение...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©gua.convdocs.org 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов