ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3–10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ

Приборы и принадлежности: гониометр, дифракционная решетка и источник света.

Цель работы: определение постоянной дифракционной решетки.

1. Краткая теория

Явление дифракции света заключается в отклонении световых волн от прямолинейного пути. Это явление наблюдается, например, когда световой пучок падает на отверстие или препятствие, размеры, которых сравнимы с длиной волны. Тогда в области геометрической тени возникает интерференционная картина, Рассмотрим явление дифракции, когда свет проходит через узкую щель.

Пусть на щель AA₁ от источника S падает параллельный пучок монохроматических лучей (рис. 30).

Волновые поверхности этого пучка перпендикулярны к его оси. Щель вырезает часть волновой поверхности параллельного пучка.

По принципу Гюйгенса каждая точка волновой поверхности (например, поверхность AA₁) рассматривается как источник вторичных волн. Огибающая вторичных волн (например, c₁ac₂c), проведенная для некоторого момента времени, является волновой поверхностью для того же момента времени. За щелью свет распространяется во все стороны и наблюдается огибание светом препятствия или проникновение света в область геометрической тени, т. е. явление дифракции света.

Характер распределения интенсивности света на экране E обусловлен интерференцией вторичных волн.

Рассмотрим интерференционную картину, наблюдаемую в фокальной плоскости E линзы L₁. Вторичные волны (лучи), идущие под произвольным углом φ к направлению первичного пучка света, пройдя линзу L₁, соберутся в точке P_φ фокальной плоскости, независимо от того, из какого места щели они вышли, и будут интерферировать.

Будет ли в точке P_φ наблюдаться максимум или минимум интенсивности – зависит от разности хода A₁c₂ интерферирующих лучей. Разность хода возникает благодаря разным путям, проходимым лучами от плоскости щели AA₁ до плоскости Ac₂, поскольку оптические длины всех лучей направления φ на участке от плоскости Ac₂ одинаковы.