ЛР№03_ОвчинниковаДА

Томский политехнический университет Отделение естественных наук ШБИП

Отчет по лабораторной работе В-О03

ИЗУЧЕНИЕ ДИСПЕРСИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Студент(ка) гр. 5А81 Ф.И.О. Овчинникова Д.А.

к выполнению лабораторной работы ДОПУЩЕН

________________________

подпись преподавателя

Цель работы: изучение принципа действия рефрактометра ИРФ-23, определение зависимости показателя преломления стеклянной призмы от длины волны

КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν (длины волн λ) света, или зависимость фазовой скорости световых волн υ от их частоты.

Нормальная дисперсии света соответствуют с ростом частоты ν показатель преломления n увеличивается. Нормальная дисперсия наблюдается у веществ, прозрачных для света.

Аномальная дисперсии света

т.е. с ростом частоты ν показатель преломления n уменьшается. Аномальная дисперсия наблюдается в областях частот, соответствующих полосам интенсивного поглощения света в данной среде.

Объяснение с точки зрения классической электромагнитной теории влияния среды на распространение света Классическая электромагнитная теория объясняет влияние среды на

распространение света взаимодействием света с атомами и молекулами среды.

1

Электроны атомов удерживаются около своих положений равновесия квазиупругими силами и каждый электрон обладает собственной частотой колебаний ω0. Под влиянием падающей световой волны электроны совершают вынужденные колебания с частотой падающей волны ω и излучают вторичные волны, которые складываются с первичной волной. Результирующая волна имеет свою амплитуду и фазу, т. о. скорость волны в среде изменяется.

СХЕМА УСТАНОВКИ

Схема установки состоит:

1– зрительная труба;

2– противовес поворотный; 3 – окуляр;

4– ртутная лампа;

5– микровинт;

6– направляющая линза

РАБОЧИЕ ФОРМУЛЫ

n nэ2 sin2

где – показатель преломления n выражен через значение минимального угла φ.

2

Нуль

прибора

	0	(град)

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

	01	=0,233		02	=0,233		03	=0,232		04	=0,233

	05

=0,233

Таблица 1

	0	=0,233

Линия

(цвет)

Жёлтая

Светлозелёная

Светлоголубая

Синяя

Фиолетова

я

,

нм

587

546

492

436

406

n	э

1,741

29

1,746

13

1,757

17

1,774

85

1,787

59

Таблица 2

Отсчеты			i , (град)						0	sin	n
1		2		3				(град)
35,63		35,62		35,63	35,63			35,4		0,57	1,64
3		5		3	3					9	2
36,03		36,03		36,03	36,03			35,8		0,58	1,64
3		3		3	3					5	5
36,63		36,63		36,63	36,63			36,4		0,59	1,65
3		3		3	3					3	4
37,43		37,43		37,43	37,43			37,2		0,60	1,66
3		3		3	3					4	9
38,03		38,03		38,03	38,03			37,8		0,61	1,67
3		3		3	3					3	9

Измерения провел студент (ка) группы 5А81

Овчинникова Д.А.

(Фамилия И.О.)

Дата 11.05.2020

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Постройте график зависимости

n

f ( )

3

график зависимости n= f(λ)

	700
	600
	500
	400
	300
	200
	100
			0
			1,64		1,645		1,65		1,655		1,66		1,665		1,67		1,675		1,68		1,685
																								n
	2. По графику						n f ( )		определите значение показателя преломления																D
			= 0,5896 мкм - желтая спектральная линия натрия (D линия).

По графике получили λ=589,5нм желтая спектральная линия натрия

1,641.
3. Сделайте вывод о характере зависимости	n f ( )

для

n	D =

Вывод: В	данной лабораторной	работе изучили принципа действия
рефрактометра ИРФ-23, определили зависимости показателя преломления
стеклянной призмы от длины волны,		построили график зависимости n f ( )
, в графике	заметили, что при	увеличении показателя преломления

уменьшается длины волны, а					также по графике определили значение
показателя преломления	n	D	для		= 0,5896 мкм - желтая спектральная линия

натрия (D линия) получили nD = 1,641.

4

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.На чем основан принцип действия рефрактометра?

2.Что называется дисперсией света?

3.В чем различие между нормальной и аномальной дисперсией?

4.Как классическая электромагнитная теория объясняет влияние среды на распространение света?

5.Как определяется показатель преломления прозрачных тел в данной работе?

6.С помощью какого соотношения рассчитывается показатель преломления? Вывести формулу (6).

7. Как определяется нуль прибора		0	?

8. Как определяется предельный угол преломления

?

9. Как производится отсчёт углов по спиральному отсчётному устройству (отсчёт единиц, десятков, сотых и тысячных долей градуса)?

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

1.Принцип действия рефрактометра основан на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления.

2.Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n вещества от частоты ν (длины волн λ) света, или зависимость фазовой скорости световых волн υ от их частоты.

3.Отличие аномальной дисперсии от нормальной в том, что в некоторых веществах (например в парах иода) при разложении света при прохождении призмы, синие лучи преломляются меньше, чем красные, а другие лучи поглощаются веществом и от наблюдения ускользают. В нормальной дисперсии наоборот, красный свет преломляется на угол, меньший, чем тот, на который преломляется фиолетовый.

4.Классическая электромагнитная теория объясняет влияние среды на распространение света взаимодействием света с атомами и молекулами среды. Электроны атомов удерживаются около своих положений равновесия квазиупругими силами и каждый электрон обладает собственной частотой колебаний ω0. Под влиянием падающей световой волны электроны совершают вынужденные колебания с частотой падающей волны ω и излучают вторичные волны, которые складываются с первичной волной. Результирующая волна имеет свою амплитуду и фазу, т. о. скорость волны в среде изменяется.

5.Показатель преломления n выражен через значение минимального угла φ, измеряя φ , можно определить показатель преломления исследуемого прозрачного тела.

5

6.

Схема хода лучей Пусть монохроматический луч света падает на границу раздела стеклянной

эталонной призмы (1) с известным показателем преломления э n и исследуемого прозрачного тела (2) с показателем преломления n. Запишем законы преломления для точки А

и для точки В

Из формули можно видеть, что угол преломления φ будет наибольшим, если луч скользит по поверхности раздела, т.е. если i=90° . Тогда, как видно из второй формулы угол φ будет наименьшим. Из этих формул следует, что

7. Чтобы определять нуль прибора необходимо поверните зрительную трубу так, чтобы её ось была перпендикулярна вертикальной грани эталонной призмы.

При этом в правой половине поля зрения (рис) появится изображение перекрестия (1) визирных нитей (или его части), отражённое от грани призмы. Оптическая ось трубы будет перпендикулярна грани призмы тогда, когда перекрестие нитей окуляра (2) совпадает с изображением нитей или симметрично относительно изображения нитей. После этого по спиральному отсчётному устройству определите значение нуля прибора φ0.

8. Чтобы определять предельный угол преломления необходимо с помощью микровинта установите перекрестие визирных нитей окуляра

6

на верхнюю границу световых линии и по спиральному отсчётному

устройству определите значение угол преломления				.
9. Значение угла		отсчитывается по спиральному отсчетному устройству.

По основной вертикальной шкале, имеющей цену деления 1°, отсчитывается число целых градусов против горизонтального штриха в тот момент, когда штрих расположен между ближайшими двойными витками спирали. Для помещения штриха между двойными витками внизу отсчётного устройства имеется маховичок. Десятые доли градусов отсчитываются по номеру двойного витка, внутри которого поместился градусный штрих. Сотые и тысячные доли градуса отсчитываются по верхней шкале

Выполнил студент (ка) группы 5А81

Овчинникова Д.А.

(Фамилия И.О.)

Проверил Преподаватель__________________

_______________________________________

7