2018-02-13
509
По дисциплине: Физика
Тема: ИЗУЧЕНИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА ПРИЗМОЙ.ИЗУЧЕНИЕ ДИСПЕРСИИ СВЕТА.
Выполнил: студент гр.БА-04-01 ____________ / Иванкова О.В. /
(подпись) (Ф.И.О.)
ОЦЕНКА: _____________
Руководитель: ____________ /Смирнова Н.Н. /
(подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2005
Цель работы – Измерение показателя преломления стекла для лучей нескольких длин волн и построение графика зависимости показателя преломления от длины волны (кривую дисперсии).
Краткое теоретическое содержание:
Явление, лежащее в основе работы –преломление света призмой, дисперсия света.
Законы и соотношения, лежащие в основе работы:
Закон отражения света: При падении световой волны на идеально плоскую границу раздела двух сред, размеры которой значительно превышают длину волны, угол между направлением распространения отражённой волны и нормалью к границе раздела 
(угол отражения) равен по абсолютной величине соответствующему углу для падающей волны 
.
= ; 
-угол падения световой волны, град;
-угол отражения световой волны, град;
Закон преломления света (Закон Снеллиуса): Угол между направлением распространения преломлённой волны и нормалью к границе раздела (угол преломления 
) связан с углом падения 
законом преломления.
;
-угол падения световой волны, град;
-угол преломления световой волны, град:
, - показатели преломления света в первой и во второй среде;
Явление дисперсии света:
Дисперсией света называется зависимость оптических характеристик вещества от длины волны падающего на него света.
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.
Относительный показатель преломления – отношение синуса угла падения к синусу угла преломления, равное отношению скоростей волн в первой и второй средах.
 |
Схема установки:
Пояснения к схеме:
1 – Ртутная лампа (источник света); 2 – входное отверстие; 3 – регулировочный винт; 4 – коллиматор; 5 - призма; 6 – зрительная труба; 7 – окуляр; 8 - регулировочный винт; 9 – маховик; 10 – отсчетный микроскоп; 11 – маховик.
Основные расчётные формулы:
Преломляющий угол призмы:
,
- преломляющий угол призмы, град;
- угол между лучами, град;
Показатель преломления среды:
n = (sin (γ + δ)/ 2)/(sin (γ /2))
- преломляющий угол призмы, град;
- угол наименьшего отклонения, град;
n – показатель преломления;
Результаты измерений и вычислений:
Таблица №1:
| № измерения | Отсчет слева, 
| Отсчет справа, 
| 
| 
| 
|
| град | град | град | град | град | |
| 1 | 
| 
| 
| 
|
|
| 2 | 
| 
| 
| 
| |
| 3 | 
| 
| 
| 
|
-
Таблица показаний и измерений №2:
|
| № измер | Отсчет положения зрительной трубы, град |
|
|
| |
| Грань АВ | Грань ВС | |||||
| 579 | 1 | 123 
| 261 
| 138 
| 
| - |
| 2 | 123 
| 261 
| 138 
| 
| ||
| 3 | 123 
| 261 
| 138 
| 69 
| ||
| 546,1 | 1 | 123 
| 261 
| 138 
| 69 
| - |
| 2 | 123 
| 261 
| 138 
| 69 
| ||
| 3 | 123 
| 261 
| 138 
| 69 
| ||
| 435,8 | 1 | 124 
| 261  
| 136 
| 68 
| - |
| 2 | 124 
| 261 
| 136 
| 68 
| ||
| 3 | 124 
| 261 
| 136
| 68
| ||
, град
, град
Таблица показаний и измерений №3:
Таблица 3
| 
|
| 
| 
| 
| 
| n | 
|
| град | град | град | - | град | - | - | - |
| 579 |
|
| 26 
| 0,45158 | 61 
| 0,878 | 1,944 | - |
| 546,1 |
| 69
| 26 
| 0,45160 | 61 
| 0,878 | 1,944 | - |
| 435,8 |
| 68
| 26 
| 0,45561 | 61 
| 0,874 | 0,918 | - |
Примеры вычислений:
Таблица 1:
Разность полученных отсчётов 
и :
= - = (град)
Преломляющий угол призмы:
; 
= /2= (град)
Таблица 2:
Угол наименьшего отклонения:
261 -123 = (град)
Удвоенный угол наименьшего отклонения:
138 (град);
Т аблица 3:
=26 град;
=sin 
=0,45158;
=( + )/2=61 град;
=sin61 =0,878;
= (sin (γ + δ)/ 2)/(sin (γ /2));
=0,878/0,45158=1,944;
График зависимости показателя преломления от длины волны:
Вывод:
В итоге данной лабораторной работы были получены три значения показателя преломления для различных длин волн, соответствующих фиолетовому, зелёному и жёлтому свету. Судя по результату сопоставления полученных значений относительного показателя преломления со справочным, при выполнении работы на установке использовалось оптическое стекло. А зависимость показателя преломления стекла от длины световой волны выражена на диаграмме (график 1).
