Совет 1: Как определить крупнейший порядок спектра дифракционной решетки

Проходя через дифракционную решетку луч света отклоняется от своего направления под несколькими различными углами. В итоге по иную сторону решетки получается картина разделения яркости, в которой блестящие участки чередуются с темными. Каждая эта картина именуется дифракционным спектром, а число блестящих участков в ней определяет порядок спектра.

Как определить крупнейший порядок спектра дифракционной решетки

Инструкция

1. В расчетах исходите из формулы, которая объединяет между собой угол падения света (?) на дифракционную решетку, длину его волны (?), период решетки (d), угол дифракции (?) и порядок спектра (k). В этой формуле произведение периода решетки на разницу между синусами углов дифракции и падения приравнивается к произведению порядка спектра на длину волны монохроматического света: d*(sin(?)-sin(?)) = k*?.

2. Выразите из приведенной в первом шаге формулы порядок спектра. В итоге у вас должно получиться равенство, в левой части которого останется желанная величина, а в правой будет отношение произведения периода решетки на разность синусов 2-х знаменитых углов к длине волны света: k = d*(sin(?)-sin(?))/?.

3. Потому что период решетки , длина волны и угол падения в полученной формуле являются величинами непрерывными, порядок спектра зависит только от угла дифракции. В формуле он выражен через синус и стоит в числителе формулы. Из этого вытекает, что чем огромнее синус этого угла, тем выше порядок спектра. Наивысшее значение, которое может принимать синус, равно единице, следственно легко замените в формуле sin(?) на единичку: k = d*(1-sin(?))/?. Это и есть окончательная формула вычисления максимального значения порядка дифракционного спектра.

4. Подставьте численные величины из условий задачи и рассчитайте определенное значение желанной колляции дифракционного спектра. В начальных условиях может быть сказано, что падающий на дифракционную решетку свет составлен из нескольких оттенков с различными длинами волн. В этом случае используйте в расчетах ту из них, которая имеет меньшее значение. Эта величина стоит в числителе формулы, следственно наибольшее значение периода спектра будет получено при наименьшем значении длины волны.

Совет 2: Как определить угол дифракции

Световые волны отклоняются от своего откровенного пути при прохождении через малые отверстия либо мимо таких же мелких препятствий. Это явление появляется, когда размеры препятствий либо отверстий сравнимы с длиной волны, и именуется дифракцией. Задачи на определение угла отклонения света доводится решать почаще каждого применительно к дифракционным решеткам – поверхностям, в которых чередуются прозрачные и непрозрачные участки идентичных размеров.

Как определить угол дифракции

Инструкция

1. Узнаете период (d) дифракционной решетки – так называют суммарную ширину одной прозрачной (a) и одной непрозрачной (b) ее полос: d = a+b. Эту пару традиционно называют одним штрихом решетки, а измеряют в числе штрихов на один миллиметр. Скажем, дифракционная решетка может содержать 500 штрихов на 1 мм, и тогда d = 1/500.

2. Для вычислений имеет значение угол (?), под которым свет падает на дифракционную решетку. Он отсчитывается от нормали к поверхности решетки, а в формуле участвует синус этого угла. Если в начальных условиях задачи сказано, что свет падает по нормали (?=0), этой величиной дозволено пренебречь, потому что sin(0°)=0.

3. Узнаете длину волны (?) падающего на дифракционную решетку света. Это одна из особенно значимых колляций, определяющих угол дифракции . Типичный ясный свет содержит целый спектр длин волн, но в теоретических задачах и лабораторных работах, как водится, речь идет о точечном участке спектра – о «монохроматическом» свете. Видимой области соответствуют длины приблизительно от 380 до 740 нанометров. Скажем, один из оттенков зеленого цвета имеет длину волны, равную 550нм (?=550).

4. Миновавший через дифракционную решетку свет отклоняется на различные углы, образуя при этом неоднородную картину разделения с чередующимися максимумами и минимумами освещенности – дифракционный спектр. Всему максимуму соответствует личный угол дифракции . Узнаете: угол которого максимума (k) требуется рассчитать. Отсчет ведется от нулевого – центрального – яруса. Скажем, данные могут требовать расчета желанной величины для второго (k=2) максимума дифракционного спектра.

5. Воспользуйтесь формулой, объединяющей длину волны падающего на дифракционную решетку света с углом дифракции (?) максимумов определенного порядка: d*(sin(?)-sin(?)) = k*?. Выведите из нее определение угла ? – у вас должно получиться такое равенство: ? = arcsin(sin(?)+(k*?)/d). Подставьте определенные на предыдущих шагах значения в эту формулу и произведите расчеты.

Совет 3: Как определить длину звуковой волны

Звуковые волны настоль привычны, что люди редко задумываются об их природе, о том, отчего вообще допустимо воспринятие звука. Между тем, звуковые волны подчиняются определенным законам – в частности, имеют такой параметр, как длина. Дабы определить длину звуковой волны, следует провести довольно несложные вычисления.

Как определить длину звуковой волны

Вам понадобится

– частотомер;

Инструкция

1. Еще в школе люди знакомятся с таким представлением, как частота звука. Человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания в диапазоне от 16 до 20000 герц, следственно именно на данный диапазон, в частности, ориентируются изготовители звукозаписывающей аппаратуры. Измерять частоту звука в герцах и килогерцах привычно, но что обозначает длина волны?

2. Длина волны равна отношению ее скорости к частоте. При этом нужно рассматривать, что скорость распространения звука в различных средах – воздухе, воде, камне и т.д. неодинакова. Чем плотнее среда, тем выше скорость распространения. Если в воздухе при типичном давлении и температуре 15°С скорость звука равна 340 метров в секунду, то в воде она может составлять до полутора километров в секунду. Точное значение зависит от солености воды и ее температуры.

3. Из приведенного выше соотношения видно, что для определения длины звуковой волны непременно нужно знать ее частоту. Скажем, звуковая волна имеет частоту 200 Гц. Какой длине соответствует это значение? Если звук распространяется в воздухе, его скорость равна 340 м/с. Значит, для определения длины волны нужно 340 поделить на 200, итог равен 1,7 метра. А какой частоте соответствует длина волны 10 метров? В этом случае нужно скорость звука поделить на длину волны, получается частота 34 герца. Такую частоту человеческое ухо еще способно воспринимать.

4. На практике особенно трудной задачей оказывается определение частоты звука, для этого применяются особые приборы – частотомеры. В самом простом случае к прибору подключается микрофон, со шкалы снимаются показания. Если звук записан на носитель, допустимо применение особых компьютерных программ. Наконец, существует дюже ветхий метод измерения частоты с подмогой камертона. У такого камертона есть движущаяся перекладина и шкала, показания снимают в момент наибольшей вибрации усов прибора. Вибрация говорит о происхождении резонанса в итоге совпадения частот звуковой волны и камертона.

Совет 4: Что такое спектр света

Физический термин «спектр» происходит от латинского слова spectrum, что значит «видение», либо даже «призрак». Но предмет, названный таким угрюмым словом, имеет прямое отношение к такому очаровательному явлению природы, как радуга.

Спектральный обзор

В широком смысле спектром именуется разделение значений той либо другой физической величины. Частный случай – разделение значений частот электромагнитного излучения. Свет, тот, что понимается человеческим глазом – это тоже разновидность электромагнитного излучения, и у него есть спектр.

Открытие спектра

Честь открытия спектра света принадлежит И.Ньютону. Приступая к этому изысканию, ученый преследовал утилитарную цель: повысить качество линз для телескопов. Задача заключалась в том, что края изображения, которое дозволено было следить в телескопе, окрашивались во все цвета радуги.

И.Ньютон поставил навык: в затемненную комнату через маленькое отверстие проникал луч света, тот, что падал на экран. Но на пути его была установлена трехгранная стеклянная призма. На экране взамен белого светового пятнышка обозначилась светлая полоса. Белый ясный свет оказался трудным, составным.

Ученый усложнил навык. Он стал проделывать в экране маленькие отверстия, дабы через них проходил только один цветной луч (скажем, алый), а позади экрана устанавливал вторую призму и еще один экран. Оказалось, что цветные лучи, на которые разложила свет первая призма, не разлагаются на комбинированные части, проходя через вторую призму, они только отклоняются. Следственно, эти световые лучи являются примитивными, а преломлялись они в призме по-различному, что и дозволило «разложить» свет на части.

Так стало ясно, что разные цвета не происходят от различных степеней «смешения света с тьмой», как считалось до И.Ньютона, а являются комбинированными частями самого света. Данный состав и был назван спектром света.

Спектральный анализ

Открытие И.Ньютона имело главное значение для своего времени, оно многое дало изысканию природы света. Но правдивый переворот в науке, связанный с изысканием спектра света, произошёл в середине XIX столетия.

Немецкие ученые Р.В.Бунзен и Г.Р.Кирхгоф постигали спектр света, излучаемого огнем, к которому примешиваются испарения разных солей. Спектр варьировался в зависимости от примесей. Это привело изыскателей к мысли, что по световым спектрам дозволено судить о химическом составе Солнца и других звезд. Так родился способ спектрального обзора.

Данное открытие имело значение не только для физики, химии и астрономии, но и для философии – в вопросе знания мира. В то время многие философы предполагали, что в мире есть явления, познать которые до конца человек не в состоянии. В качестве примера приводили Светило и звезды, которые дозволено отслеживать, дозволено вычислить их массу, размер, расстояние до них, но исследовать их химический состав невозможно. С происхождением спектрального обзора эта колляция звезд перестала быть непознаваемой, а значит, сама идея непознаваемости мира была поставлена под сомнение.

Видео по теме