Порядок выполнения работы

Упражнение 1. Определение преломляющего угла призмы

1. Призму ставят на столик 3. Включают ртутную лампу. Устанавливают максимальную ширину щели коллиматора. Поворачивают алидаду так, чтобы между коллиматором и зрительной трубой был угол 30°–60°. Закрепляют алидаду винтом 6. Наблюдая в трубу и поворачивая столик от руки, совмещают изображение щели коллиматора, полученное от первой грани призмы с вертикальной нитью перекрестия сетки окуляра зрительной трубы. Четкость границ изображения щели добивается вращением винта 12, расположенного на зрительной трубе.

2. Уменьшают ширину щели – видимая ширина щели должна быть в 2-3 раза больше толщины штриха сетки. При этом щель может сместиться относительно вертикальной нити перекрестия. Щель вновь совмещают с вертикальной нитью, вращая микрометренный винт 7, при закрепленном винте 6. Снимают отчет .

Отчет снимается по шкале, рассматриваемой через отчетный микроскоп 10 (рис.2). Подсветка шкалы включается тумблером, расположенным на гониометре. Поле зрения окуляра отчетного микроскопа приведено на рис. 3. В поле зрения отчетного микроскопа виден лимб и вертикальная шкала, расположена справа от лимба.

Для того, чтобы снять отчет, необходимо повернуть маховичок 11 (см. рис.2) настолько, чтобы верхние и нижние штрихи в левом окне точно совместились.

Число градусов будет равно видимому ближайшему слева от риски прямому числу (число на верхней шкале лимба). На рис. 3 это число 7°. Число десятков минут равно числу интервалов, заключенных между верхним штрихом, который соответствует числу градусов, и нижним оцифрованным штрихом, отличающимся от верхнего на 180°. На рис. 3 это 5 интервалов между штрихами, оцифрованными прямым числом 7 на верхней шкале лимба, и двойными штрихами, оцифрованными перевернутым числом 187°, на нижней шкале. Число десятков минут равно пяти, каждый по 10', т.е. 50'. Число единиц минут отчитывается по шкале в правом окне по левому ряду чисел. Число минут это цифра над отчетной горизонтальной риской А, находящейся в поле зрения (на рис. 3 это цифра 1). Число секунд отчитывается в том же окне по правому ряду чисел, относительно риски А (на рис. 3 положение горизонтальной риски А даёт 36''. Положение, показанное на рис. 3 соответствует отчету 7°51'36''.

Рис. 3. Поле зрения отчетного микроскопа (7°51'36'')

3. Повернуть столик сначала от руки, а затем микрометренным винтом 7, совмещают с вертикальной нитью перекрестия сетки окуляра зрительной трубы изображение щели, полученное от второй грани призмы, и снимают отчет .

Преломляющий угол призмы определяется методом отражения. Метод отражения иллюстрируется рис. 4, на котором для простоты считается, что столик с призмой неподвижен, а коллиматорная (К) и зрительная (Т) трубы вращаются вокруг него.

Если <180º (рис. 4, а), то преломляющий угол призмы равен:

(15)

Если же >180º (рис. 4, б), то преломляющий угол равен:

(16)

Рис. 4. Метод отражения

Запишите значения величин углов , и .

Упражнение 2. Измерение углов наименьшего отклонения для спектральных линий ртути

Измерение угла наименьшего отклонения проводится следующим образом.

1. Устанавливают зрительную трубу против коллиматорной трубы. Призму устанавливают нерабочей гранью к себе. Поворачивая рукой столик с призмой против часовой стрелки, глазом отыскать изображение щели в виде желтой полоски (две желтые линии ртути, наложенные друг на друга). Установить в этом направлении зрительную трубу. Медленно вращать столик с призмой против часовой стрелки и следовать зрительной трубой за смещающимся изображением щели. Уловить момент, когда изображение щели остановится и начнет двигаться в противоположном направлении при неизменном направлении вращения столика. Это положение столика и зрительной трубы соответствует углу наименьшего отклонения. Уменьшая ширину щели, добиться получения двух желтых линий, разделенных темным промежутком.

2. Вращая зрительную трубу от руки и с помощью микрометренного винта 7 установить вертикальную нить перекрестия на желтую линию (линию, расположенную левее), соответствующую большей длине волны и снять отчет . Совмещая, таким образом, вертикальную нить перекрестия с каждой спектральной линией (см. рис. 5) и снимают отчеты . Результаты записать в таблицу 1.

3. Убрать призму со столика. Установите зрительную трубу напротив коллиматора. Закрепите ее в таком положении и с помощью микрометренного винта 7 совместите изображение щели коллиматора с вертикальной линией креста нитей зрительной трубы. Снимите отчет , соответствующий неотклоненному лучу.

По и вычислите углы наименьшего отклонения . Если <90º, то (рис. 5, а). Если >90º, то (рис. 5, б).

По формуле

(17)

рассчитайте показатели преломления призмы, принимая показатель преломления воздуха , равным единице. Результаты запишите в таблицу 1.

Рис. 5. Измерение углов наименьшего отклонения для спектральных линий ртути

4. Ограничьтесь первыми двумя членами в формуле Коши

(18)

По показателям преломления для любой пары длин волн (исключая желтый дублет) вычислите коэффициенты и . Зная и , рассчитайте , и . Определите среднюю дисперсию и число Аббе .

5. Постройте дисперсионную кривую . По таблице 2 определите сорт стекла, из которого выполнена исследуемая призма.

Таблица 1. Результаты эксперимента и расчета

Цвет линии	Длина волны , Å
Желтая	5790,6
Желтая	5769,6
Зеленая	5460,7
Голубая	4916,0
Фиолетовая	4358,3

Талица 2. Характеристики оптических стекол

Название	Обозначение
Боросиликатный крон	С-20	1,5100	63,4	0,00805	0,00565
Силикатный крон	С-7	1,5147	60,6	0,00849	0,00599
Крон	С-12	1,5181	58,9	0,00879	0,00619
Крон-флинт	С-49	1,5262	51,0	0,01032	0,00730
Баритовый легкий крон	С-21	1,5302	60,5	0,00877	0,00617
Баритовый крон	С-17	1,5399	59,7	0,00905	0,00637
Баритовый крон	С-6	1,5726	57,6	0,00995	0,00702
Легкий флинт	С-16	1,5783	41,7	0,01387	0,00988
Тяжелый крон	С-24	1,6126	58,6	0,01046	0,00737
Флинт	С-8	1,6129	36,9	0,01660	0,01184
Флинт	С-3	1,6242	35,9	0,01738	0,01242
Тяжелый флинт	С-18	1,7550	27,5	0,02743	0,01975