568

- 30-

2.5.2.10.Вычислите для каждой линии значения углов

наименьшего отклонения <!>min, равные разности соответствующих

ОТСЧётов <!> и 13. Вычисления делайте по средним значениям углов.

РаСЧёТЫ записать в mабл.2.3.

Таблица 2.3.

N!!	Линия	Л, нм	<!>min	n
1	Жёлтая	579
2	3елёная	546,1
3	Сине-	435,8
	фиолетовая
4	Фиолетовая	407,§

2.5.2.11. Рассчитайте по формуле (2.3.) показатели

преломления для четырёх линий ртутного спектра. РаСЧёТЫ

запишите в табл.2.З.

2.5.2.12. По полученным значениям показателя преломления и

соответствующим значениям длин волн постройте график

зависимости п=f(Л), откладывая по оси абцисс длину ВОЛНЫ, а по

оси ординат значения показателя преломления.

2.6 Контрольные вопросы.

2.6.1. Дайте определение дисперсии света и дисперсии

вещества.

2.6.2. Что такое нормальная и аномальная дисперсия?

www.mitht.ru/e-library

-31 -

2.6.3.При каком ходе лучей через призму угол отклонения

лучей призмой будет минимальным?

2.6.4. Как получить угол наименьшего отклонения?

2.6.5. Как определить показатель преломления стекла призмы?

2.7. Библиографический список

1.Савельев И.В. Курс общей физики-М.: Наука, т.2,1978.-

310,418с. (§§ 110,142).

2.Сивухин Д.В. Курс общей физики-М: Наука, т.4,1980.-752с.

(§2).

www.mitht.ru/e-library

www.mitht.ru/e-library

-33-

Лабораторная работа ОГЗ

Измерение показания преломления

жидкости

спомощью рефрактометра

3.1.Цель работы

Изучение принципа работы рефрактометра. Измерение

показателя преломления жидкости.

3.2. Теоретические основы работы

При изготовлении оптических приборов используются законы

геометрической оптики, в основе которой лежит закон

прямолинейного распространение света в однородной изотропной

среде: свет распространяется по прямым линиям, световым лучам.

На границе раздела двух прозрачных сред наблюдается отражение

и преломление света.

На рис. 3.1 луч 1 - падающий, луч 2 - отраженный, луч 3 -

преломленный; NN - нормаль к границе раздела. Угол j - угол падения; угол j'- угол отражения, г - угол преломления.

Закон отражения света: j'=i.

Закон преломления света:

(3.1)

www.mitht.ru/e-library

- 34·

1

П1

82

"11

Рис. 3.1. Отражение и преломление света на границе раздела двух сред. nt - абсолютНblЙ показатель преломления первой

среды. П2 - абсолютный показатель преломления второй среды.

а) П1 < П2 б) П1 > П2

Если первая среда оптически более плотная, Т.е. n1 > n2, то угол i < г и для угла i =inp, угол преломления достигает максимального

значения г = 900. Для этого случая (рис. 3.1 б) выполняется

соотношение:

(3.2)

Из (3.2) следует, что для углов падения, удовлетворяющих

условию: i > inp, преломленного луча не будет. Это явление

получило название полного внутреннего отражения.

Если первая среда оптически менее плотная, Т.е. П1 < П2, то ИЗ

(3.1) следует, что для максимального угла падения imax =900, будет

максимальный угол преломления гпр:

www.mitht.ru/e-library

- 35-

.
n =n2S1ll r np	(3.3)

Этот случай изображен на рис. 3.2.

Если известен абсолютный показатель преломления одной среды (например, П2), то измерение Гпр даст возможность по формуле (3.3) определить показатель преломления П1 другой

среды.

о.	1	2

nz

Рис. 3.2. Случай П1 < П2

3.3 Описание экспериментальной установки.

Приборы для измерения показателя преломления веществ

называются рефрактометрами. В данной работе основным

элементом рефрактометра РПЛ-2 является двойная призма Аббе,

www.mitht.ru/e-library

- 36-

состоящая из двух призм 1и 11 (см. рис. 3.3). Между гипотенузными гранями АВ и АВ' находится исследуемая жидкость.

Призма 1 называется измерительной, она имеет отполированную грань АВ. Призма 11 называется осветительной, ее грань Д'В'

является матовой, Т.е. ее поверхность имеет мелкие шероховатости,

которые рассеивают свет во все стороны. Зазор Д"Д очень мал, но

на рисунке специально увеличен, чтобы показать ход лучей в

жидкости.

с.,

В'

2

А

Рис. 3.3. Ход лучей в рефрактометре: П1 - показатель

преломления исследуемой жидкости; П2 - показаmель

преломления материала призмы; 1 - собирающая линза

объектива; 2 - шкала с делениями.

www.mitht.ru/e-library

- 37-

Свет от источника падает параллельным пучком на грань АС'

нормально, а затем, проходя призму 11, попадает на матовую

поверхность АВ'. Из-за рассеивания света на поверхности АВ'

лучи входят в исследуемую жидкость под разными углами. Так как·

зазор между гранями АВ и А'В' мал, то можно считать, что угол

падения лучей на грань АВ: 00 $; i $; 900, Т.е. максимальный угол

падения лучей imax =900. Если показатель преломления жидкости П1

меньше показателя преломления материала призмы "2: "1 < "2, то

угол преломления лучей на грани АВ будет удовлетворять условию

О $; Г $; Гпр, где максимальный угол преломления Гпр определяется

формулой (3.3).

Если на пути лучей выходящих из призмы 1, поставить линзу 1, а

в ее фокальной плоскости прозрачную шкалу с делениями, то

верхняя часть шкалы будет темной, а нижняя часть освещена. По

шкале 2 можно определить положение границы света и тени.

На рис. 3.3 показан ход одного луча. В приборе на грань А'С'

падает пучок параллельных лучей, так что в каждую точку грани

А' В' приходит луч и испытывает рассеяние. Поэтому в каждую

точку грани АВ призмы падают лучи и испытывают преломление на

границе жидкость - призма.

Линза 1 собирает параллельные лучи в одну точку в фокальной плоскости. Поэтому лучи для которых угол преломления равен гпр

попадут на границу света и тени (Рис. 3.3).

Общий вид рефрактометра типа РПЛ-2, применяемого в работе,

а также его оптическая схема представлены на рис. 3.4 и 3.5.

www.mitht.ru/e-library

- 38-

5

~1

Рис. З.4. Общий вид рефрактометра РПЛ-2

Рефрактометр состоит из следующих основных частей (рис.З.4):

Чугунного основания 1 с кронштейном 2, головки 3 и зрительной

трубы 4 с отчетным устройством. Нижняя камера 11 жестко

закреплена в кронштейне и связана с верхней посредством

шарнира 12. Зрительная труба так же жестко связана с нижней камерой. Для поддержания постоянной температуры призм

предусмотрены камеры, сквозь которые пропускается вода. Подача

иотвод воды осуществляется с помощью резиновых шлангов,

надеваемых на штуцеры 8. Перед объективом зрительной труб!:>1

расположена

www.mitht.ru/e-library

- 39-

призма прямого зрения дисперсионного компенсатора.

Окрашенность границ светотени, возникающей вследствие

зависимости показателя преломления от длины волны лучей,

устраняется поворотом кольца 7. В фокальной плоскости окуляра

имеется условная шкала с делениями от О до 100, что

соответствует изменению показателя преломления от 1,3330 до

1,3811.

С помощью лимба 5, имеющего 1О делений и связанного с

наклонной плоскопараллельной пластинкой, помещенной между

объективом и окуляром зрительной трубы, смещают границу

светотени. Поворот лимба на 1О делений вызывает такое

смещение плоскопараллельной пластинки, которое перемещает

границу светотени на 1 деление шкалы. Таким образом, по лимбу

отсчитывается 0,1 деление шкалы прибора.

Окуляр 6 прибора имеет возможность перемещения в пределах

±5 диоптрий. Для установки нулевого положения прибора в нижней

части камеры смонтированы оправа с зеркалом, поворот которого с

помощью винта 13 смещает границу светотени. Осветитель 1О

укреплен на нижней части камеры с помощью кронштейна 9.

Оптическая схема рефрактометра представлена на рис. 3.5.

Лучи света от электрической лампочки 1 проходят Д6УХЛИНЗОВЫЙ

конденсор 2, после которого выходит параллельный пучок света.

Параллельный пучок света попадает на осветительную призму 3,

проходит тонкий слой исследуемой жидкости и измерительную

призму 4.

www.mitht.ru/e-library