Разработка урока по теме Дифракционная решетка (11 класс, с использованием ЦОР)

Урок по теме: «Дифракционная решетка» в 11 классе.


Цель: рассмотреть практическое применение дифракции света.

Ход урока.


Организационный момент.


Фронтальный эксперимент: «Наблюдение дифракции света»
Оборудование: штангенциркули.
Наблюдение.
Сквозь вертикальную щель шириной 0,5 мм, образованную между губками штангенциркуля, наблюдайте источник света.
- можно ли заметить разделение светового потока на линии?
- много ли этих линий?
- какого они цвета?
- чем являются окрашенные световые линии: максимумами или минимумами интерференционной картины?
- изменяется ли наблюдаемая картина, если размер щели увеличить?


Изучение нового материала.
Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. Хорошая решетка изготавливается с помощью специальной делительной машины, наносящей на стеклянную пластинку параллельные штрихи. Количество штрихов доходит до нескольких тысяч на 1мм.

Каждая дифракционная решетка характеризуется периодом : d = a + b, где a – ширина прозрачных щелей, b – ширина непрозрачных промежутков.

Если на решетку нормально падает монохроматический пучок света, то после решетки свет
распространяется по нескольким направлениям. Если за решеткой поставить собирающую
линзу, то в ее фокальной плоскости будут наблюдаться дифракционные максимумы различных
порядков. Эти максимумы называются главными. Пучки света, образующие главные
максимумы, распространяются после решетки в направлениях, определяемых формулой
решетки:

d Sin
· = m
·

Здесь d - период решетки, - длина световой волны, m - целое число, называемое порядком
дифракционного максимума.
Расстояние от максимума нулевого порядка (m=0) до максимума m-го порядка в фокальной
плоскости линзы с фокусным расстоянием F при малых углах дифракции определяется
формулой:


· = 13 EMBED Equation.3 1415

Так как положение максимумов (кроме нулевого!) зависит от длины волны, то решетка
способна разлагать излучение в спектр, то есть она является спектральным прибором.
С помощью дифракционной решетки можно производить очень точные измерения длины
волны. Если период решетки известен, то определение длины волн сводится к измерению угла

·, соответствующего направлению на выбранный максимум m-го порядка.
Если свет состоит из двух монохроматических волн с длинами волн
·13 EMBED Equation.3 1415 и
·13 EMBED Equation.3 1415, то решетка в
каждом спектральном порядке (кроме m=0) может отделить одну волну от другой.


Решение задач.

Задача № 1. Расстояние между экраном и дифракционной решеткой, имеющей 100 штрихов на 1 мм, равно 5о см. При освещении решетки светом с длиной волны 420 нм на экране видны фиолетовые линии. Определите расстояние от центральной линии до первой линии на экране.

Y= 13 EMBED Equation.3 1415 = 210 . 10 -4 м

Проверка правильности решения задачи, а также воспроизведения дифракционной картины,
описанной в задаче с помощью компьютерной модели «Дифракционная решетка» из раздела
«Оптика» пособия Открытая физика (Под редакцией профессора МФТИ С. М. Козелла –
Компания «Физикон», 2002 г)

Задача № 2. При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получено первое
дифракционное изображение на расстоянии 1, 15 см от центрального и на расстоянии 0, 5 м от
решетки. Найдите длину световой волны.


· = 13 EMBED Equation.3 1415 = 4,6 . 10 -7 м = 460 нм.


Проверка правильности решения задачи, а также воспроизведения дифракционной картины,
описанной в задаче с помощью компьютерной модели «Дифракционная решетка» из раздела
«Оптика» пособия Открытая физика (Под редакцией профессора МФТИ С. М. Козелла –
Компания «Физикон», 2002 г)


Задача № 3. Определите постоянную (период) дифракционной решетки, если при ее
освещении светом с длиной волны 656 нм второй спектр виден под углом 2 0


d = 13 EMBED Equation.3 1415 = 2,5 . 10 -5 м.


Проверка правильности решения задачи, а также воспроизведения дифракционной картины,
описанной в задаче с помощью компьютерной модели «Дифракционная решетка» из раздела
«Оптика» пособия Открытая физика (Под редакцией профессора МФТИ С. М. Козелла –
Компания «Физикон», 2002 г)




Домашнее задание.

§ 72, задачи 1064, 1066 из сборника А.П. Рымкевича.





















Root Entry