Методическое пособие для подготовки к лабораторным работам по темам: Волновая оптика. Квантовая оптика. Квантовая механика и ядерная физика, страница 5

Так как угол j₀ будет наименьшим из всех возможных углов преломления лучей, вышедших из призмы, то та часть поля зрения зрительной трубы, которая расположена выше скользящего луча, будет темной, а ниже светлой. Следовательно, положение скользящего луча для каждой длины волны будет определять верхняя граница соответствующей спектральной линии. На эту границу следует наводить перекрестие нитей зрительной трубы.

Устройство прибора

          Рефрактометр (см. рис.2) состоит из прямоугольной призмы (1) с наклеенным на нее цилиндром (2) для испытуемой жидкости. Для фокусировки и направления лучей на поверхность раздела двух сред – испытуемой жидкости и прямоугольной призмы – служит призма полного внутреннего отражения (3) и конденсор (4). Выходящий луч улавливают при помощи зрительной трубы (5), положение которой определяют по отсчетному микроскопу (6). Зрительная труба в различных положениях закрепляется неподвижным винтом (7). Более точную наводку трубы делают микровинтом (8). Кроме того, для определения поправки на нуль отсчета (см. ниже) имеется призма (9), вмонтированная в зрительную трубу, и осветитель (10). Положение зрительной трубы определяется по спиральной шкале микроскопа (см. рис. 3).

          В поле зрения микроскопа одновременно видно: два – три градусных штриха лимба, обозначенные на рис. 3 цифрами «66», «67», «68», неподвижная вертикальная шкала десятых долей градуса с делениями от «0» до «10», круговая шкала для отсчета сотых и тысячных долей градуса, а также  и витки двойной спирали.

Рис.2

Чтобы произвести отсчет, необходимо маховичком а (рис. 2) подвести двойной виток спирали так, чтобы верхний градусный штрих, расположенный в зоне двойных витков, оказался точно посередине между линиями витка. Индексом для отсчета градусных делений шкалы служит нулевой штрих неподвижной шкалы десятых долей градуса.

На рис. 3 штрих «67» градусов находится в пределах вертикальной шкалы десятых долей градуса. В данном случае отсчет будет равен 67 градусам плюс отрезок от штриха «67» до нулевого штриха вертикальной шкалы десятых долей градуса. Этот отрезок содержит десятые, тысячные и десятитысячные доли градуса. Число десятых долей градуса показывает цифра последнего пройденного штриха вертикальной шкалы (в нашем примере это цифра «2»), сотые и тысячные доли градусов отсчитываются по круговой шкале (в нашем примере «72»), Цена деления круговой шкалы 0,001, десятитысячные доли градуса оцениваются ориентировочно. Окончательный отсчет будет 67,2728.

Для определения угла выхода скользящего луча j₀ (рис. 1) необходимо навести оптическую ось объектива зрительной трубы сначала перпендикулярно грани призмы, а затем на верхнюю границу выбранной спектральной линии, производя соответствующие отсчеты по лимбу. Разность отсчетов даст искомый угол j₀.

Отсчет по лимбу, при котором ось зрительной трубы перпендикулярна грани призмы, в идеально отъюстированном приборе должен быть равен нулю.

Измерение угла выхода скользящего луча.

На практике прикрепить шкалу к зрительной трубе идеально (с точностью до десятитысячных долей градуса) не удается. Поэтому при указанном на рис.4 положении измерительный микроскоп показывает некоторый угол Т₀, называемый поправкой на нуль. При измерении угла j₀ эту нулевую поправку Т₀ нужно вычитать из показаний шкалы Т. Нулевая поправка определяется с помощью специального автоколлимационного приспособления. В окулярной части зрительной трубы сделано маленькое отверстие, против которого помещена призма полного внутреннего отражения Q. Лучи от специальной лампочки падают на призму Q, испытывают полное внутреннее отражение и освещают перекрестие визирных нитей. Так как нити находятся в главной фокальной плоскости объектива зрительной трубы, то свет от освещенных нитей выйдет из объектива параллельным пучком. Отразившись от грани призмы I, этот пучок снова попадет в зрительную трубу и соберется в фокальной плоскости объектива так, что рядом с нитями будет  видно их изображение.

	Рис.5. Поле зрения при измерении поправки Т0.

 

Если оптическая ось объектива зрительной трубы перпендикулярна к грани призмы, то свет после отражения пройдет по тому же направлению, что и до этого, и изображения нитей совпадут самими нитями (рис.5а) или окажутся расположенными симметрично им (рис. 5б).

Поворачивая зрительную трубу, добиваются того, чтобы изображение нитей совпало с самими нитями или было симметрично им. Грубые перемещения трубы производят рукой, беря ее за колодку и отпустив зажимной винт (7). Примерно совместив нити с их изображениями, закрепляют зажимной винт и окончательное перемещение трубы делают с помощью микрометрического винта (8). Произведя отсчет, находят поправку на положение нуля Т₀.

Перед отсчетом зрительную трубу рекомендуется отфокусировать вращением окуляра.

Порядок выполнения работы

1.       Ознакомиться с прибором и отсчетным устройством измерительного микроскопа.

2.       Определить поправку на нуль отсчета Т₀ с помощью автоколлимационной схемы 4-5 раз, вычислить приближенной значение Т₀ и абсолютную погрешность DТ₀. Данные занести в таблицу 2.

Таблица 2

Положение зрительной трубы при определении поправки на нуль и измерений преломления на заданных длинах волн.

3.       Расположить источник света перед конденсором и сфокусировать свет лампы на цилиндр 2.

4.       Освободить трубу от закрепляющего винта (7) и поворотом добиться, чтобы в поле зрения попадала яркая спектральная линия l₁. Навести перекрестие нитей на верхнюю границу линии (рис. 6), после чего, трубу закрепить. Уточнить наводку микрометрическим винтом (8) и произвести отсчет Т₁. Измерение повторить 4-5 раз, вычислить приближенное значение и абсолютную погрешность измерения DТ₁.