Прибор для демонстрации действия глаза Модель зрения

1. Назначение пособия

Набор дифракционных решеток предназначен для фронтальных наблюдений на уроках физики в разделе ОПТИКА, а также может быть использован в составе прибора для определения длины волны света.

2. Краткое описание

Данные решетки являются репликами, т.е. копиями нарезных решеток. Решетки объединены в блок, в каждом блоке четыре решетки с числом штрихов 50 штр. на мм. 100 штр. на мм., 300 штр. на мм., 600 штр. на мм. Блок решеток вставлен в слайдовскую рамку. При работе с решетками соблюдать следующие правила: не касаться пальцами поверхности решеток, не нагревать решетки, не мыть решетки органическими растворителями. В случае загрязнения дохнуть на поверхность пленки и протереть чистым ватным тампоном.

3. Методические рекомендации

Для фронтальных наблюдений необходимо организовать точечный источник света, один на весь класс и расположить его на максимально далеком расстоянии от наблюдателей на фоне классной доски. Таким источником может быть любая лампа накаливания. Удобно использовать автомобильную галогенную лампу дальнего света Н-1 или Н-3 мощностью 55 Ват. Спираль такой лампы расположить вертикально.
Линейчатый спектр можно наблюдать на лампах дневного света, решетку при этом нужно развернуть таким образом, чтобы штрихи были параллельны лампе.

4. Порядок выполнения работ

Выбрать решетку с числом штрихов 50, поднести ее вплотную к глазу и посмотреть на источник света. В центре образовавшейся картины будет видна яркая нить накала лампы по обе стороны которой расположены яркие дифракционные полосы спектральных цветов. Сосчитать количество дифракционных максимумов и зарисовать увиденную картинку.
Чтобы увидеть зависимость расположения спектральных максимумов от периода решетки необходимо последовательно повторить наблюдения с остальными решетками. Во всех опытах решетку располагать на одинаковом минимальном расстоянии от глаза.
Для наблюдения зависимости положения дифракционных максимумов от длины световой волны нужно перед источником света поставить соответствующие светофильтры.
В спектральных приборах используются отражательные решетки направленного действия, у которых в каком либо порядке за счет профиля штрих концентрируется больше света, такой порядок называется рабочим. В решетке с количеством штрихов 300 линий на мм. второй порядок является рабочим. В этом можно убедиться сравнив интенсивность вторых порядков, один из них ярче другого.
При скользящем падении света на дифракционную решетку эффективное значение периода решетки уменьшается. Чтобы убедиться в этом, можно проделать следующий опыт с решетками в 500 или 100 линий на мм. Выбрав соответствующую решетку и поместив ее почти вплотную к глазу, медленно поворачивать вокруг вертикальной оси наблюдая за тем, как увеличивается расстояние между дифракционными максимумами.
Если сложить вместе два слайда таким образом, чтобы штрихи решеток оказались взаимно перпендикулярными, получится двумерная решетка. Двумерные решетки можно получить с одинаковыми и разными периодами в зависимости от комбинации одномерных решеток. Вращая решетки относительно друг друга, меняя тем самым угол между штрихами, наблюдать за тем как перемещаются дифракционные максимумы. Этот эксперимент можно рассматривать как модельный опыт по определению строения кристаллических веществ - только при определении строения кристаллов используют рентгеновское излучение у которого длина волны гораздо меньше чем у света.
В заключении укажем, как определить длину волны света с помощью простого, но весьма точного прибора. Построить прибор должен сам ученик прямо на уроке, потратив на это всего пару минут. Лазерная указка, дифракционная решетка и лист бумаги в клеточку - вот и все что нужно для создания нашего прибора. Итак, посередине листа проводим вертикальную линию и размечаем ее через каждые две клеточки, т.е. строим шкалу с шагом в один сантиметр. На расстоянии 2,5 см. от верхнего края листа проводим горизонтальную линию и также размечаем ее с интервалом в один см. Отступив от горизонтальной шкалы еще 2,5 см. проводим еще одну горизонтальную линию и сгибаем по ней лист бумаги таким образом, чтобы между двумя плоскостями образовался прямой угол. Отогнутая под прямым углом часть листа бумаги служит экраном со шкалой, по которой будут измеряться расстояния между дифракционными максимумами. По другой шкале измеряется расстояние от решетки до экрана. Прибор по сути готов и можно приступать к измерениям.
Расположить лист бумаги перед собой, взять в правую руку лазерную указку, включить ее и направить луч вдоль нижней шкалы, следить за тем, чтобы луч распространялся параллельно плоскости стола на расстоянии примерно 1,5 см. На экране мы увидим яркое светящееся пятно, его нужно расположить в точке пересечения двух шкал. В левую руку взять слайдовскую рамку с блоком дифракционных решеток и поставить ее перпендикулярно таким образом, чтобы лазерный луч проходил через одну из решеток. На экране мы увидим слева и справа от центрального пятна на одинаковых расстояниях менее яркие пятна. Наблюдаемые боковые изображения соответствуют главным максимумам. Многолучевой интерференционной картины. Эти максимумы образованы дифрагирующими на решетке волнами первого и второго порядков n определяется формулой:





 

D*Sin ?=n*?

Где d - постоянная решетки, ? - длина световой волны. Ближние яркие пятна соответствуют максимумам порядков n=1, n=-1. Для измерения длины волны ? при известном значении постоянной решетки d необходимо определить угол ?, соответствующий направлению на какой-либо из главных максимумов. Это можно сделать, измерив по шкале на экране расстояние между главным максимумом нулевого порядка и соответствующим максимумом n - порядка. Также нужно измерить расстояние от решетки до экрана.
В этом опыте нужно использовать решетки с числом штрихов 300 и 600 линий на мм.
Изложенную выше методику можно использовать для измерения постоянной решетки d, если известна длина волны источника.
 

5. Правила хранения

Хранить изделие следует в сухом помещении с комнатной температурой (15- 25C) при относительной влажности воздуха 80 %.

6. Свидетельство о приемке

Изделие соответствует техническим условиям ТУ 79 РФ 529- 03 и признано годным для эксплуатации.
Дата выпуска ______ _______________ 20 ____г.

7. Гарантийные обязательства

Предприятие- изготовитель гарантирует соответствие изделия требованиям ТУ при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и хранения.
Срок гарантии - 1 (один) год со дня ввода изделия в эксплуатацию.