WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 


«Задача: определить показатель преломления стеклянной призмы для некоторых длин волн линий спектра ртутной лампы. Техника безопасности: гониометр и ртутная лампа питаются от сети ...»

3

Цель работы: ознакомиться с явлением дисперсии стеклянной призмы .

Задача: определить показатель преломления стеклянной призмы для некоторых длин волн линий спектра ртутной лампы .

Техника безопасности: гониометр и ртутная лампа питаются от сети

напряжением 220 В, поэтому они должны быть

надежно заземлены .

Приборы и принадлежности: гониометр, ртутная лампа, стеклянная

призма .

ВВЕДЕНИЕ

Дисперсией света называются явления, обусловленные зависимостью

показателя преломления вещества от длины волны света. Эта зависимость характеризуется некоторой функцией n = f(), (1) где - длина световой волны в вакууме .

Для всех прозрачных бесцветных веществ функция (1) имеет в видимой части спектра вид, показанный на рис. 1. С уменьше- n нием длины волны света показатель преломления увеличивается, т. е. dn/d 0. Такой характер дисперсии называют нормальным .

Если вещество поглощает часть лучей, в области поглощения и вблизи от нее dn/d 0. Такой характер дисперсии называют аномальным. Рис. 1.

Зависимость показателя Показатель преломления преломления вещества от длины вещества характеризует оптичес- волны света при нормальной кие свойства вещества и предс- дисперсии тавляет собой отношение скорости света в вакууме к скорости света в веществе:

c n, (2) где с – скорость света в вакууме; – скорость света в веществе .

С другой стороны, согласно теории Максвелла скорость электромагнитных волн в веществе связана со скоростью этих волн в вакууме следующим соотношением:

c, (3) где – диэлектрическая проницаемость вещества; – магнитная проницаемость вещества .

Сопоставляя это выражение с формулой (2), получим ___ n =. (4) Для большинства прозрачных веществ практически равна единице. Поэтому можно считать, что __ n=. (5) Эта формула связывает оптические свойства вещества с его электрическими свойствами .

Дисперсия света может быть объяснена на основе электромагнитной теории света и электронной теории вещества. При прохождении через вещество электромагнитной волны она взаимодействует с электронами вещества. Под действием этой волны электроны

–  –  –

а так как n = f(), то и = (). Скорость, определяемую соотношением (6), называют фазовой, так как она характеризует скорость распространения определенной фазы световой волны .

Если световая волна представляет собой группы волн с различной длиной волны, то в среде с дисперсией каждая составляющая этой группы будет распространяться с различными скоростями. Можно показать, что скорость, с которой распространяется максимум амплитуды группы волн, отлична от фазовой скорости и определяется формулой d гр. (7) d Эта скорость называется групповой, она характеризует скорость распространения энергии в группе волн. Как видно из формулы (7), явление дисперсии обусловливает отличие групповой скорости от фазовой .

В данной работе определяется показатель преломления стеклянной призмы для света различных длин волн. Для этого измеряется угол наименьшего отклонения луча, прошедшего через трехгранную призму .

Пусть свет падает под некоторым углом i на грань призмы (рис. 2) .

Угол между преломляющими гранями призмы называют преломляющим углом. Угол между направлениями падающего и вышедшего из призмы лучей называют углом отклонения .

Угол отклонения зависит от показателя преломления призмы, от углов i и. Можно показать, что угол отклонения минимален при симметричном относительно граней ходе лучей в призме. В этом случае показатель пре- Рис. 2. Схема хода лучей ломления призмы определяется форму- в трехгранной призме лой sin 2, n (8) sin где - минимальное значение .





Таким образом, измерив угол для каждой длины световой волны, мы можем определить n() .

Из формулы (8) видно, что угол отклонения лучей, прошедших через трехгранную призму, зависит от длины волны этих лучей. Это позволяет использовать призму в качестве спектрального прибора, с помощью которого излучение исследуемого источника разлагается в спектр по длинам волн .

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Лабораторная работа выполняется на гониометре. Гониометр – это прибор, который служит для точного измерения углов .

Схема установки приведена на рис. 3. Гониометр состоит из зрительной трубы 1 и отсчетной системы. Исследуемая призма 3 крепится на столике 4 так, что угол отклонения лучей минимален. К столику жестко крепятся коллиматор 5 с ртутной лампой 6 .

Отсчет углов для каждой длины волны света производится по шкале на лимбе гониометра с помощью отсчетного микроскопа 7 .

Столик гониометра вращается от руки. Но для более точного перемещения столика можно использовать винт 9. Для этого нужно стопорный винт 10 зажать .

Рис. 3. Схема установки:

1 – зрительная труба; 2 – винт фокусировки трубы; 3 – призма;

4 – предметный столик; 5 – коллиматор; 6 – ртутная лампа;

7 – труба отсчетного микроскопа; 8 – маховик отсчетного микроскопа; 9 – винт точного перемещения столика; 10 – стопорный винт; 11 – винт регулировки щели В передней фокальной плоскости коллиматора расположена узкая щель, которая регулируется винтом 11. Щель освещается светом ртутной лампы 6. Изображение щели наблюдается с помощью зрительной трубы 1 .

Свет ртутной лампы содержит несколько длин волн. Поэтому в фокальной плоскости объектива зрительной трубы за счет явления дисперсии образуется несколько изображений щели, соответствующих этим длинам волн .

Поле зрения отсчетного микроскопа приведено на рис. 4 .

В левом окне наблюдается изображение диаметрально противоположных участков горизонтальной шкалы лимба гониометра и вертикального индекса для отсчета градусов и десятков минут, а в правом окне - делений вертикальной шкалы для отсчета единиц минут и секунд .

–  –  –

Чтобы снять отсчет по лимбу, необходимо повернуть маховик 8 отсчетного микроскопа настолько, чтобы верхние и нижние изображения штрихов лимба горизонтальной шкалы в левом окне точно совместились .

Число градусов будет равно видимой ближайшей левой от вертикального индекса цифре. Число десятков минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, который соответствует отсчитанному числу градусов, и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180о. На рис. 4 между штрихом 82о и штрихом 262о заключено 3 интервала .

Число единиц минут отсчитывается по вертикальной шкале в правом окне по левому ряду чисел .

Число секунд – в том же окне по правому ряду чисел. Положение, показанное на рис. 4, соответствует отсчету = 82о35'58'' .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с инструкцией по эксплуатации гониометра .

2. Включить ртутную лампу .

3. Поворачивая столик гониометра, отыскать цветной спектр. Сфокусировав коллиматор, зрительную трубу и уменьшая ширину коллиматорной щели, получить четкие узкие линии спектра .

4. Поворотом столика гониометра совместить центр визирного креста зрительной трубы с серединой одной из линий спектра. При необходимости провести более тщательную фокусировку коллиматора и объектива зрительной трубы .

Сделать отсчет по шкале лимба. Это измерение повторить не менее 5 .

трех раз .

Аналогичную операцию проделать для других наиболее ярких видимых 6 .

линий спектра .

Вычислить среднее значение для каждой линии спектра .

7 .

Используя эти значения, вычислить по формуле (8) показатель преломления для каждой линии спектра ( = 45о) .

Все результаты занести в таблицу .

9 .

–  –  –

Желтая = 5780 Зеленая = 5460 Сине-фиолетовая = 4360 Фиолетовая = 4050

10.Построить график зависимости показателя преломления n от длины волны света .

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Как зависит скорость света в среде от показателя преломления?

2. От чего зависит показатель преломления? Какая дисперсия называется нормальной?

3. Чем отличается ход красных и от хода синих лучей через призму?

4. Что называется фазовой скоростью волны?

5. Для чего применяются призмы в спектральных приборах?

6. Что называется дисперсией материала призмы? Как она зависит от длины волны в случае аномальной дисперсии?

7. Cформулируйте основные положения и выводы электронной теории дисперсии света .

8. Выведите формулы для зависимости угла отклонения лучей от преломляющего угла призмы .

9. Что характеризуют фазовая и групповая скорости? Могут ли они совпадать?

10.Почему в качестве источника света применяется ртутная лампа?

11.При каком условии дисперсия будет аномальной?

12.На грань стеклянной призмы (n = 1,5) нормально падает луч света .

Определите угол отклонения луча призмой, если ее преломляющий угол равен 25о .

13.По каким признакам можно отличить спектры, полученные с помощью призмы и дифракционной решетки?

14.Некоторое вещество имеет узкую полосу поглощения с максимумом в области = 530 нм. Качественно изобразите зависимость n = n() для видимой части спектра .

15.Что такое спектроскоп? Как он устроен? Для каких целей применяется?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. шк., 1985 .

2. Савельев И.В. Курс общей физики: В 3 т. М.: Наука, 1968. Т.3. С. 452 – 461 .

3. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики: В 3 т. М.: Высш. шк., 1972 .

Т. 2. 375 с .

–  –  –

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 77 Определение дисперсии стеклянной призмы .

Цель работы: ознакомиться с явлением дисперсии стеклянной призмы .

Задача: определить показатель преломления стеклянной призмы для 3 – 4 длин волн линий спектра ртутной лампы .

Приборы и принадлежности: гониометр, ртутная лампа, стеклянная призма .

Основные метрологические характеристики прибора




Похожие работы:

«АКХ "ПОНИНСКАЯ" Абашев Наиль Зайнутдинович 1. Агафонов Валерий Пантелеевич 2. Агафонов Владимир Николаевич 3. Агафонов Вячеслав Николаевич 4. Агафонов Николай Вячеславович 5. Агафонов Павел Вячеславович 6. Агафонова Галина Анатольевна 7. Агафонова Людмила Васильевна 8...»

«ш & ш ш ш Е П А Ш А Л Ь Н Ы Я ВЕДОМОСТИ. № 10. Выходятъ два рапа въ 1гЪсяцъ. Иодяиска нринннаетсл нъ редааЦ^на годовому нпдан1д) ш есть ц1н Томсанхъ Ыиарх1адьныхъ вкрублей съ пересылкой доностей.приТонсаой сснинар1И 15-го Мая 1900 года. годъ XXI. отдъ лъ А Ь. о ф ф и щ хЛ ны и Распоряжен1я высшаго начальства. П о...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" УЧЕН...»

«Биотехнология. Теория и практика. 2014, №4, стр. 4-9 DOI: 10.11134/btp.4.2014.1 УДК 577.29 РАЗНООБРАЗИЕ КИШЕЧНОГО МИКРОБИОМА КАЗАХСТАНСКИХ ЖЕНЩИН РАЗЛИЧНЫХ ВОЗРАСТНЫХ КАТЕГОРИЙ А.Р. Кушугулова1, С.С. Кожахметов1, Д.М. Байсханова1, И.К. Тыныбаева1, Н.Л. Ш...»

«ОГЛАВЛЕНИЕ 1 Модельный ряд 2 Общие положения и безопасность 3 Распаковка, транспортировка и размещение..7 4 Гидравлические и холодильные подключения.30 5 Электрические подключения..32 6 Эксплуатация..40 7 Неисправности во время эксплуатации.41 8 Обсл...»

«Рабочая программа предмета "Технология" для 4 класса на 2014 – 2015 учебный год Срок реализации: 1 год Пояснительная записка Рабочая программа разработана в соответствии с Законом РФ "Об образовании" от 29.12.2012 № 273ФЗ, методическими рек...»

«ДЗЯРЖАЎНЫ КАМІТЭТ ПА НАВУЦЫ І ТЭХНАЛОГІЯХ РЭСПУБЛІКІ БЕЛАРУСЬ НАЦЫЯНАЛЬНАЯ АКАДЭМIЯ НАВУК БЕЛАРУСI КАРОТКІ ДАКЛАД пра стан і перспектывы развіцця навукі ў Рэспубліцы Беларусь па выніках 2009 года КРАТКИЙ ДОКЛАД о состоянии и перспективах развития науки в Республике Беларусь по итогам 2009 года BRIEF REPORT of Science State a...»

«ВЫПУСКАЕТСЯ ПО БЛАГОСЛОВЕНИЮ ПРЕОСВЯЩЕННЕЙШЕГО ИННОКЕНТИЯ, ЕПИСКОПА НИЖНЕТАГИЛЬСКОГО И СЕРОВСКОГО Издание Духовного центра при храме во имя апостола и евангелиста Иоанна Богослова г. Верхняя Салда № 12 (341) март 2016 г. ПЕРИОД В...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.