Determinarea indicelui de refracție al sticlei
Laborator № 9
Determinarea lungimii de undă a luminii
cu răzuirea
Obiectiv: Măsurarea lungimii de undă de lumină pentru limitele roșii și violet spectrale, folosind o rețea de difracție cu o perioadă cunoscută.
Echipament: o rețea de difracție; Dispozitiv pentru determinarea lungimii de undă a luminii (figura 1), care constă din: 1) a suportului, unde difracția este setat grilaj, 2) o riglă, fixat la suportul 3) al ecranului negru cu o fantă verticală îngustă, situată pe linia; lampă cu incandescență; trepied. Fig. 1
formule de calcul de ieșire
Dacă te uiți la becul incandescent, prin grilajul și crestătura într-un ecran negru, ecranul poate fi văzut pe fiecare parte a spectrelor de difracție fantă de 1, 2, 3, etc. comenzi.
Poziția maximul de difracție a ordinul 1 pentru un grilaj cu perioada d este definită de condiția:
,
unde - lungimea de undă a luminii, k - ordinea spectrului - unghiul la care există un număr maxim.
Pentru vârful de difracție de ordinul 1, din cauza unghiului este mic. . Ca o consecință a acestei lungimi de undă maxime () este definită prin formula
,
în care: - distanța de la grilajul la ecran, - distanța de la centrul fantei de pe ecran corespunzătoare vârfului de difracție (a se vedea figura 2 ..).
În sursa de lumină este un spațiu îngust, în ecranul dispozitivului pentru măsurarea lungimii de undă a luminii.
Ordinea de performanță
1. Porniți lampa și puneți-l pe ecran cu o fantă.
2. Așezați ecranul pe distanța - 50 cm de la grilajul. Se măsoară cel puțin 5 ori, se calculează o valoare medie. Datele prezentate într-un tabel.
3. Priviți fanta din ecran printr-o rețea de difracție, pentru a realiza o schimbare în poziția relativă a ecranului și luminează cele mai bune condiții a spectrului vizibil. Spectrele trebuie să fie plasat paralel cu scala de pe ecran.
4. Se măsoară distanța de la centrul fantei ecranului la roșu. și violet margini spectrale. Aceste distanțe sunt măsuri cel puțin 5.raz stânga și la dreapta fantei de pe ecran. Rezultatele sunt prezentate într-un tabel.
5. Se calculează valorile medii:
.
Datele prezentate într-un tabel.
6. Se calculează perioada de zăbrele, scrie valoarea în tabel.
7. Prin măsurarea distanței de la centrul fantei în ecranul la poziția marginii roșii a spectrului, iar distanța de la rețeaua de difracție pentru a calcula ecran. sub care există o bandă spectrală corespunzătoare:
.
8. Se calculează lungimea de undă corespunzătoare roșu delimitare ochi spectru perceput.
9. Se determină marginea lungimii de undă a spectrului la violet.
10. Se calculează eroarea de măsurare absolută L distanțează și l:
/
11. Calculați eroarea relativă și absolută de măsurare de lungimi de undă:
/
Valorile obținute în tabelul 1 face o notă.
Răspundeți la întrebările:
1. să explice principiul de acțiune al grilajul de difracție.
2. În ce ordine ar trebui culorile primare din spectrul de difracție?
3. Cum se schimbă natura spectrului de difracție utilizând o rețea de difracție cu o perioadă care este de 2 ori mai mult decât în experiența ta? De 2 ori mai puțin?
Determinarea indicelui de refracție al sticlei
Obiectiv: Observarea refracția luminii la aerul dintre mass-media - sticlă, măsurarea sticlei indicelui de refracție.
Locuri de munca 9.2.1: un cilindru de sticlă și un disc cu membrul pentru a măsura unghiuri, de iluminat pentru proiecție umbra.
9.2.2 lucru: un microscop cu un cadran care permite măsurători de până la 0,01 mm; o placă de sticlă cu o etichetă pe o suprafață a loviturilor subțiri; o placă de sticlă cu marcajele de pe una și a doua suprafață; placă de sticlă de diferite grosimi.
formule de calcul de ieșire
Raportul dintre viteza luminii în vid a vitezei luminii în mediu este numit un indice de refracție absolut al mediului:
.
Un indice de refracție relativ al doilea mediu bazat pe prima este raportul dintre viteza luminii, iar în prima și a doua mass-media:
,
în cazul în care și - absolute indicii de refracție ai primului și al doilea mediu. În cazul în care. al doilea mediu este numit optic mai dens decât prima.
Raportul dintre sinus ale unghiurilor de incidență și refracție este o constantă egală cu indicele de refracție relativă între două medii:
.
Având în vedere obiectul prin sticlă pare ca ridicată, așa cum se arată în figură, care prezintă traiectoria razelor de la punctul A, prin placa de sticlă. Presupunem că ochiul este pe normala la planul plăcii, care trece prin punctul A. AB este un unghi al fasciculului cu normala. AB fascicul de la granița dintre două medii suferă de refractie. Având în vedere indicele de refracție al aerului să fie unitate. obținem:
.
Observer se pare că drumul în cauză nu provine dintr-un punct A de la punctul A“, ridicat la înălțimea unei. egală cu AA“. Din triunghiuri ABC și A „soarele se va găsi că
,
.
Luând în considerare faptul că unghiurile sunt mici și pot fi înlocuite cu raportul dintre tangentele același raport de sinus de unghiuri, adică, obținem expresia:
.
Astfel, prin măsurarea plăcii grosimea d și înălțimea la care punctele de imagine situate A. în conformitate cu formula (1) poate fi găsit indicele de refracție al sticlei în raport cu aerul.
Ordinea de performanță
De lucru 9.2.1. Așezați sursa de lumină pe masă, se introduce un ecran cu o fantă în fereastra dispozitivului. Slotul trebuie poziționată vertical.
2. Sticla semicilindru, așezați discul astfel încât centrul semicilindru coincide cu centrul discului.
3. Asamblarea circuit electric prin conectarea unui bec la o sursă de alimentare de curent continuu prin intermediul unui comutator.
4. Îndreptați fasciculul de lumină care iese din fanta din centrul feței plate a unui semicilindru și a obține benzi luminoase, subțire de lumină pe disc (un fascicul de lumină) (vezi figura).
5. Se măsoară unghiurile de refracție la diferite unghiuri de incidență a razei de lumină asupra semicilindru masă fațetă. măsurători, stoca rezultatele în tabelul 2.
6. Conform rezultatelor măsurătorilor directe ale unghiului de incidență # 945; și unghiul de refracție # 946; calculează valorile absolute ale indicelui de refracție al sticlei. , Stoca rezultatele calculelor din tabelul 2.
ținând cont de faptul că # 8710, # 945 = # 8710; # 946; = tt / 360 radiani.
8. Se calculează eroarea absolută de măsurare indirectă a indicelui de refracție de sticlă:
.
Notați rezultatul calculului într-un tabel.
9. Notați valorile indicelui de refracție al sticlei și eroarea de măsurare relativă sale:
.
10. Utilizarea echipamentului în această experiență, determină unghiul de reflexie internă totală la secțiunea limita „aer de sticlă“. Desenați sistemul optic să-l respecte.
Răspundeți la întrebările:
1. Scrieți formula de calcul viteza luminii într-o substanță cu indice de refracție n.
2. Ce determină indicele de refracție al materialului?
3. Care este fenomenul de reflexie totală a luminii la interfața a două medii?
1. Introduceți manșonul, care este disponibil la tubul de microscop, cadran.
2. Pune pe scena microscop și o placă de sticlă cu ajutorul unui indicator cu cadran, măsurați grosimea d. Măsurătorile au fost efectuate cel puțin trei ori. masuratori, stoca rezultatele în tabelul 3.
3. Ia o imagine clară a etichetei, care este situat pe partea placa cu care se confruntă obiectivul. Notă citirea contorului.
4. Sub lentila, așezați a doua placă, curat, sticlă (pune-l pe anchetate) și a obține o imagine clară a mărcii din nou.
5. Observați citirea contorului. Înălțimea de ridicare va fi egală cu tubul de microscop.
6. Se repetă testul de cel puțin trei ori pentru un pahar de diferite grosimi.
7. Rezultatele sunt prezentate într-un tabel 3 și se calculează indicele de refracție.