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:
,нм | № измер | Отсчет положения зрительной трубы, град | , град | , град | , 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 |
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).