3. Перейти к отсчету минимальных углов отклонения j'min для различных спектральных линий, значения длин волн которых приведены в табл. 2. С помощью винта тонкой регулировки корректировать установку столика с призмой так, чтобы угол отклонения j был минимальным для каждой из спектральных линий. Выполнить измерения углов отклонения последовательно для каждой из указанных спектральных линий и результаты измерений занести в табл. 2. Вычислить значения минимальных углов отклонения с учетом поправки на нуль:
jmin = j'min-a0. Результаты вычислений записать в табл. 2.
4. По формуле (9) рассчитать показатели преломления (с точностью до четвертого знака после запятой) для всех указанных спектральных линий ртути. Результаты вычислений занести в табл. 2.
Таблица 2
Длины волн спектральных линий ртутной лампы, результаты измерений минимальных углов отклонения j'min и значения показателей преломления n
|
Цвет линии, интенсивность |
l, нм |
j'min |
jmin=j'min-a0 |
n |
|
красная, средняя |
671 |
|||
|
желтая, сильнаяь |
579,1 |
|||
|
желтая, сильнаяю |
576,9 |
|||
|
зеленая, оч. сильная |
546,1 |
|||
|
синяя, сильная ь |
435,8 |
|||
|
синяя, слабая э |
434,7 |
|||
|
синяя, слабая ю |
433,8 |
|||
|
фиолетовая, средняя |
404,7 |
5. Для области желтого дублета и синего триплета спектра ртути вычислить дисперсию показателя преломления призмы D = Dn/Dl и угловую дисперсию Dj. Результаты расчетов занести в табл. 3.
Таблица 3
Дисперсия показателя преломления и угловая дисперсия призмы
|
Область спектра |
D = Dn/Dl, нм-1 |
Dj = Djmin/Dl |
Dj, по формуле (15) |
||
|
рад/м |
мин/нм |
рад/м |
мин/нм |
||
|
желтый дублет |
|||||
|
синий триплет |
|||||
6. Построить график зависимости n = ¦(l). Воспользоваться графиком и определить для исследуемой призмы показатель преломления nD, среднюю дисперсию nF - nC, коэффициент средней дисперсии (число Аббе). Сопоставить полученные результаты с величинами, приведенными в табл. 1. Сделать выводы по работе.
1. Дайте определения абсолютного и относительного показателей преломления вещества. Сформулируйте закон преломления света.
2. Постройте ход лучей в трехгранной призме в случае интегрального и монохроматического света.
3. Дайте понятие дисперсии света (нормальной и аномальной).
4. При каких условиях в призме возникает полное внутреннее отражение? Выведите формулу для преломляющего угла призмы, при котором возможно полное внутренне преломление.
5. Опишите преломляющие свойства призмы.
6. Какие величины характеризуют призму как спектральный элемент?
7. Что называется угловой дисперсией и от чего она зависит?
8. Опишите устройство гониометра. Где он может быть использован?
1. Годжаев Н.М. Оптика. М.: Высшая школа. 1997. 431 С.
2. Лабораторный практикум по физике: Учеб. Пособие для студентов втузов./ Ахматов А.С., Андреевский В.М., Кулаков А.И. и др.; Под ред. А.С.Ахматова. ‑ М.: Высш. школа. 1980. 360 C.
3. Калитиевский Н.И. Волновая оптика. Учеб. Пособие для ун-тов. ‑ М.: Высш. школа. 1978. ‑384 С.
4. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука. 1988. 496 С.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИН ВОЛН С ПОМОЩЬЮ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ
Цель работы: определение длин волн в спектре излучения ртутной лампы по углу дифракции, измеренному с помощью гониометра в спектре отражательной дифракционной решетки.
Приборы и принадлежности: гониометр, отражательная дифракционная решетка, ртутная лампа.
Теоретическое введение
Отражательная решетка представляет собой зеркальную пластину, на которую через одинаковые интервалы нанесено большое количество параллельных штрихов одинакового профиля. Штрихи образуют правильную структуру с периодически изменяющимся коэффициентом отражения. Расстояние d между идентичными точками соседних штрихов называется периодом, или постоянной решетки.
При падении плоской световой волны на решетку каждый элемент ее поверхности становится источником вторичных когерентных волн. Результирующая амплитуда световых колебаний в любой точке пространства определится, согласно принципу Гюйгенса-Френеля, суммированием вторичных волн, приходящих в данную точку от всех элементов решетки с учетом их амплитуд и фаз. Если на пути дифрагированных волн поставить собирающую линзу, то в ее фокальной плоскости будет наблюдаться дифракционный спектр, состоящий из ряда отдельных максимумов интенсивности.
Рассмотрим упрощенный подход к описанию дифракционного спектра. Максимумы возникают в тех направлениях, для которых разность хода D лучей, идущих от двух соседних зеркальных промежутков, будет равна целому числу длин волн:
D = ml, (1)
где m – целое число, l – длина световой волны. В этом случае колебания от всех штрихов решетки приходят в данную точку в одной фазе и максимально усиливают друг друга.
Получим условие образования главных максимумов для отражательной решетки. Разность хода D интерферирующих лучей 1¢ и 2¢ (рис. 1) равна
D = АС – ОВ = dsinj1 – dsinj = d(sinj1 – sinj),
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.