Задачи › Дифракционная решётка

Дифракционная решётка

  1. Дифракционная решётка

    NBPhO 2011/12, заключительный этап, 11 кл. · №25765

    (7 баллов) Определите шаг (расстояние между соседними штрихами) отражательной дифракционной решётки; оцените погрешность результата. Оборудование: отражательная дифракционная решётка, зелёный лазер (\(\lambda=532\) нм), линейка, штатив для крепления лазера.

    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Шаг решётки меньше длины волны, поэтому при нормальном падении первый главный максимум не наблюдается; пучок нужно наклонить так, чтобы максимум ушёл точно обратно к лазеру.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(d\approx(320\pm4)\) нм.

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    Эксперимент довольно прост, за исключением того, что шаг решётки меньше длины волны. Поэтому при перпендикулярно падающем лазерном пучке первый главный максимум наблюдать нельзя. Чтобы наблюдать этот максимум, лазерный пучок нужно наклонить. Проще всего определить угол, под которым первый главный максимум наблюдается в направлении, прямо противоположном лазерному пучку. Тогда разность хода лучей, исходящих от двух соседних штрихов, равна \(\Delta l=2d\sin\alpha=\lambda\), так что \(d=\dfrac12\dfrac{\lambda}{\sin\alpha}\), где \(\alpha\) — угол между лазерным пучком и нормалью к поверхности решётки, при котором первый главный максимум наблюдается в направлении, прямо противоположном лазерному пучку. Величину \(\sin\alpha=a/c\) можно вычислить по геометрическим измерениям сторон \(a\) и \(c\) прямоугольного треугольника. Для погрешности \(\dfrac{\Delta d}{d}=\dfrac{\Delta a}{a}+\dfrac{\Delta c}{c}\). Измерения дают \(d\approx(320\pm4)\) нм.

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

Похожие задачи