- •Саратовский государственный технический университет изучение явления дифракции
- •1. Теория света
- •2. Явление дифракции света
- •3. Дифракция на узкой щели
- •Описание лабораторной установки
- •Методика проведения работы
- •2. Определение ширины щели
- •Порядок выполнения работы:
- •Обработка результатов измерений
- •Учебно-исследовательская работа
- •Вопросы к отчету
- •Литература
- •Изучение явления дифракции
- •Сысоев Виктор Владимирович
Министерство образования Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет изучение явления дифракции
Методические указания
к учебно-исследовательской лабораторной работе
по курсу общей физики
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2002
Цель работы: изучить явление дифракции света на примере анализа дифракционной картины, полученной на дифракционной решетке и щели от монохроматического лазерного источника света
1. Теория света
Свет – явление, которое всегда интересовало человека. С развитием научного метода исследований многие ученые пытались объяснить природу света.
В конце XVII в. Ньютон выдвинул теорию, что свет представляет собой поток световых частиц (корпускул), которые летят прямолинейно и подчиняются законам механики. Отражение света рассматривалось по закону отражения упругих шариков при ударе о плоскость, а преломление объяснялось притяжением световых частиц преломляющей средой. Но из расчетов, проведенных на основе этой теории, следовало, что скорость световых частиц в более плотных средах оказывается больше, чем в воздухе. Несостоятельность этого вывода была экспериментально доказана в 1850 г. Фуко.
Рис.1.
Иллюстрация принципа
Гюйгенса
Существенным недостатком волновой теории света в том виде, как она была предложена Гюйгенсом, являлась необходимость существования некоей среды - эфира, действие которого обнаружить не удалось.
Позднее волновая теория получила дальнейшее свое развитие после того, как Максвелл предложил рассматривать свет не как волновое движение особой среды, а как распространяющиеся в пространстве колебания переменного электромагнитного поля определенной частоты (рис.2).
Рис.2. Шкала электромагнитных колебаний
По Максвеллу, в плоской монохроматической электромагнитной волне векторы напряженности электрического поля и магнитной индукции совершают гармонические колебания одинаковой частоты :
, (1.1)
, (1.2)
где Eo, Bo - амплитуды векторов и ; величина, стоящая под знаком синуса (2t + ) – называется фазой.
В екторы и всегда взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения (рис.3). То есть эти волны являются поперечными.
Рис.3.
Электромагнитная волна
I E02. (1.3)
Электромагнитная теория Максвелла позволила объяснить такие известные световые явления, как интерференция, дифракция, поляризация. Однако процессы испускания и поглощения света, фотоэффект, комптоновское рассеяние могут быть объяснены только с корпускулярных позиций2.
В этой работе мы подробно рассмотрим явление дифракции.