Упражнение 2. Определение показателя преломления и дисперсии материала призмы.

Для определения показателя преломления призмы необходимо знать угол наименьшего отклонения луча. Для его измерения необходимо:

1. Убрать призму, повернуть зрительную, трубу так, чтобы видеть изображение щели коллиматора, совместить с ним вертикальную нить и произвести отсчет a ₀ (направление падающего луча).

2. Установить призму на столике таким образом, чтобы выходящий из коллиматора пучок лучей проходил сквозь призму (рис. 6). Начиная с большего угла падения, определяемого на глаз, и, поворачивая трубу, уловить в поле зрения спектр.

Рис. 6.

3. Отпустить винт 8. Медленно поворачивая рукой столик с призмой в сторону меньшего угла падения, следить в зрительную трубу за перемещением спектра. Спектр сначала будет двигаться в одну сторону, а затем – в другую, хотя призма поворачивалась в одном направлении. Момент перемены направления движения спектра соответствует такому положению призмы, при котором угол отклонения лучей минимален.

Порядок выполнения задания:

1. Вертикальную нить совместить со спектральной линией, для которой мы хотим определить показатель преломления призмы. В этом положении снять отсчет a и вычислить j _min = a - a ₀ . Зная преломляющий угол призмы А, угол наименьшего отклонения луча j _min, вычислить показатель преломления материала призмы по формуле (2) для длины волны, соответствующей данной спектральной линии.

2. Подобные измерения проделать для всех наблюдаемых спектральных линий ртути и вычислить показатель преломления для каждой из них.

3. Построить график зависимости n = f (l). Из графика (по тангенсу угла наклона касательной к кривой) определить величину d n /dl - дисперсию материала призмы (в длинноволновой и коротковолновой областях).

4. Проверить, справедливость формулы Коши (1) в диапазоне длин волн, в котором проведено исследование. Для этого можно воспользоваться «методом линеаризации». Суть его состоит в том, что выбираются такие переменные, в которых анализируемая зависимость должна быть линейной. В данном случае, если выбрать новые координаты Y = n и X = 1 / l ² , то зависимость (1) будет иметь вид: . Если формула Коши выполняется, то графиком зависимости Y от X является прямая, отсекающая на оси абсцисс отрезок, равный a, и с тангенсом угла наклона равным b.

Контрольные вопросы

1. Нормальная и аномальная дисперсии.

2. Классическая (электронная) теория дисперсии (с введением комплексного показателя преломления).

3. Связь показателя преломления с концентрацией. Формула Лоренц-Лорентца.

4. Ход лучей в призме. Угол наименьшего отклонения.

5. Докажите, что углы А и В связаны соотношением: А = В /2

6. Каков физический смысл величины «дисперсия вещества»?

7. Сформулируйте цель работы, опишите экспериментальную часть и обсудите полученные результаты.

 

Оглавление

 

Г Е О М Е Т Р И Ч Е С К А Я О П Т И К А.. 4

Центрированные оптические системы (ЦОС). 5

Лабораторная работа 11. 8

Лабораторная работа 12. 10

Лабораторная работа 13. 15

Лабораторная работа 14. 20

Лабораторная работа 15. 23

Лабораторная работа 16. 29

Лабораторная работа 17. 33

Лабораторная работа 18. 39