Оборудование:
- лазерная указка,
- дифракционная решетка с периодом d = 1/100 мм,
- лазерный компакт-диск (CD – диск ),
- демонстрационная линейка,
- экран (стена физического кабинета),
- штатив,
- три муфты,
- две лапки,
- стержень от штатива.
Краткая теория
Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких параллельных прозрачных щелей одинаковой ширины, разделенных непрозрачными штрихами. Расстояние, равное сумме ширины прозрачной щели и ширины непрозрачного штриха, называется периодом дифракционной решетки и обозначается буквой d. Дифракционная решетка – это оптический прибор для изучения спектра электромагнитного излучения. С помощью дифракционной решетки можно измерить длины волн, соответствующие различным цветам спектра.
Используя формулу дифракционной решетки 
,получим
выражение для вычисления длины волны
электромагнитного излучения 
, где 
- длина
световой волны; 
- период дифракционной решетки; 
-
тригонометрическая функция; 
- угол,
под которым наблюдается максимум света; 
-
порядок максимума света.
Ввиду того, что углы, под которыми наблюдаются максимумы света, малы, то можно вместо синусов углов использовать их тангенсы.
Из рисунка видно, что 
где 
- расстояние от максимума нулевого
порядка до максимума первого порядка; 
-
расстояние от дифракционной решетки до экрана.
Формула для расчета длины световой волны приобретает вид
,
если 
1,
то 
(1
формула ),
Из этой формулы получим выражение для вычисления периода дифракционной решетки
( 2
формула ).
Последней формулой воспользуемся, выполняя работу второго уровня.
Порядок выполнения работы
Первый уровень
Опыт №1
Определение длины световой волны
1. Укрепляем лазерную указку и дифракционную решетку в лапках штатива на одинаковой высоте от поверхности стола.
Включив лазерную указку, направляем луч света на дифракционную решетку так, чтобы на экране (стене) получилась отчетливая дифракционная картина. Строго следим за тем, чтобы лучи лазерной указки (падающие, отраженные) не светили в глаза учеников.
Линейкой измеряем на экране расстояние от
максимума нулевого порядка до максимума первого
порядка 
__________.
Измеряем расстояние от дифракционной решетки
до экрана 
_________.
5. Выключаем лазерную указку.
6. Вычисляем длину световой волны по 1-ой
формуле: 
7. Заполняем таблицу № 1.
 |
 |
 |
 |
 |
Записываем вывод: длина волны излучения лазера
(красного света) равна = __________ .
Второй уровень.
Опыт № 2.
Определение числа спиральных дорожек CD-диска.
(Определение периода компакт-диска).
Лазерный компакт-диск (CD-диск) со спиральными дорожками (бороздками), расположенными близко друг к другу, подобен отражательной дифракционной решетке, поэтому лазерный CD-диск может быть использован в качестве основной части установки, представленной на рисунке.
Порядок выполнения работы.
Из лапки штатива убираем дифракционную решетку № 3
Вместо нее устанавливаем лазерный компакт-диск (CD-диск).
Включаем лазерную указку. Луч лазера направляем на диск. Строго следим за тем, чтобы лучи лазерной указки (падающие, отраженные) не светили в глаза учеников.
Разворачиваем диск так, чтобы на экране сформировалась отчетливая дифракционная картина.
Линейкой измеряем:
а) расстояние на экране от максимума нулевого
порядка до максимума первого порядка = _________,
б) расстояние от диска до экрана =
______________.
6. Вычисляем период диска по 2-ой формуле: 
, где 
1
Значение длины световой волны = ____
записываем из предыдущей работы.
7. Заполняем таблицу № 2.
|
|
|
|
|
8. Делаем вывод:
Период компакт-диска (число спиральных дорожек
CD-диска) равен: = _____.
Ученики оформляют отчеты о проделанной работе и сдают тетради учителю для проверки.
Литература
- Г.Я. Мякишев, Б, Б, Буховцев. Физика. Учебник для 11 класса общеобразователбных учреждений. М.: Просвещение, 2005.
- В.А.Касьянов. Физика. Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2004.
- Р. И. Малафеев. Творческие экспериментальные задания по физике. 9-11классы. М.: Школьная Пресса, 2003. 4. Наука и жизнь. № 4, 2005.