Отчёт по лабораторной работе № 8

Кафедра общей и технической физики

 

 

Отчёт по лабораторной работе № 8.

 

ИЗУЧЕНИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА ПРИЗМОЙ.

ИЗУЧЕНИЕ ДИСПЕРСИИ СВЕТА.

                

 

Выполнил :                                                                                             студент группы ТО-04

                                                                                                                 Шаврин К.А.                                                                 

                                                                             

                                                                   

                                                                                                                

 

  Проверил:                                                                                              доцент                                                                                                                                                                                                         Пщелко Н..С..      

 

 

                                                          Санкт – Петербург

                                                                     2005

Цель работы: измерить показатель преломления стекла для некоторых длин волн и построить график зависимости показателя преломления от длины волны (кривую дисперсии).

 

 

Краткое теоретическое обоснование:

Абсолютным показателем преломления некоторого вещества в электромагнитной теории называется число, показывающее, во сколько раз скорость волны в вакууме больше скорости волны в веществе: n = c/v.

Абсолютный показатель преломления связан с диэлектрической и магнитной проницаемостями среды следующим образом:
  n = .

Дисперсией электромагнитного излученияназывают явление, обусловленное зависимостью показателя преломления вещества от длины волны (частоты) n = f(λ₀), где

λ₀ – длина волны излучения в вакууме.

Дисперсией веществаназывают производную показателя преломления по длине волны dn/dλ₀.

Прозрачные бесцветные вещества имеют в видимой части спектра функцию n (λ ₀) как на участке АВ. Здесь дисперсия вещества dn/dλ₀ отрицательна и возрастает по модулю с уменьшением λ ₀. В этом случае дисперсию называют нормальной.

В области сильного поглощения (в полосе поглощения) дисперсия dn/dλ₀ наоборот положительна. Возрастание показателя преломления с ростом λ ₀ называютаномальной дисперсией.

Явление, лежащее в основе работы –преломление света призмой, дисперсия света.

 

Основные понятия и определения:

Свет– электромагнитные волны (электромагнитное излучение), длины которых в вакууме лежат в диапазоне от 10 нм до 1 мм (границы условны).

Показатель преломления среды (абсолютный показатель преломления) – величина, равная отношению скорости электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости в среде.

Дисперсия электромагнитного излучения – явление, обусловленное зависимостью показателя преломления вещества от длины волны (частоты) излучения в вакууме.

Дисперсия вещества – производная показателя преломления по длине волны.

 

 

Схема установки:

Определение преломляющего угла призмы:

Определение угла наименьшего отклонения для желтой, зеленой и фиолетовой линий ртути:

Основные расчетные формулы:

 

Показатель преломления стекла 

Таблица показаний и вычислний №1:

№ измерения	Отсчет слева,	Отсчет справа,
	град	град	град	град	град
1
2
3

 

Таблица показаний и измерений №2:

,нм	№ измер	Отсчет положения зрительной трубы, град		, град	, град	, град
		Грань АВ	Грань ВС
579	1	216,48	135,61	80,87	40,43
	2	216,47	135,62	80,85	40,42
	3	216,48	135,61	80,87	40,43
546,1	1	217,47	135,51	81,96	40,98	0
	2	217,48	135,52	81,96	40,98
	3	217,47	135,51	81,96	40,98
435,8	1	218,46	134,51	83,95	41,97
	2	218,45	134,52	83,93	41,96
	3	218,44	134,51	83,93	41,96

 

Таблица показаний и измерений №3:

Таблица 3

,нм	,град	,град		, град
579	53,50	26,75	0,4500	46,96	0,7308	1,624	0,006
546,1	54,05	27,02	0,4543	47,51	0,7373	1,622
435,8	53,99	26,99	0,4538	47,97	0,7427	1,636

 

Пример расчета результатов:

1.

2.

3. Δg=[ | g_ср - g₁ | + | g_ср – g₂ | + | g_ср – g₃ | ]/3=

4. Δδ=(|δ_ср - δ₁| + |δ_ср - δ₂| + | δ_ср - δ₃ |)/3=

5. Δn =(|1,6273-1,6443| + |1,6273- 1,6184| + |1,6273- 1,6192|)/3=0,006

 

Окончательные результаты:

Преломляющий показатель призмы:

Углы наименьшего отклонения:     

Показатели преломления:                

График зависимости показателя преломления от длины волны:

 

Вывод:

В основе данной лабораторной работы лежит явление преломления света призмой, дисперсия света. На установке, состоящей из источника света и гониометра – приборе, служащем для измерения углов между направлениями световых лучей, были сняты показания преломляющего угла призмы , определены углы наименьшего отклонения для желтой, зеленой и фиолетовой линий ртути:

Далее найдены значения показателей преломления для трех цветов волн:

Полученные результаты погрешностей показывают довольно высокую точность прибора, соответственно как и результаты показаний.

Тип дисперсии «аномальный», т.к. ход кривой дисперсии следующий: показатель преломления  уменьшается с уменьшением длины волны .

 

 

 

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)