Спостереження явища інтерференції в поляризованих променях.

1. Установити на штативі поляризатор, целулоїдну плівку, аналізатор. Обертаючи аналізатор, спостерігати явище інтерференції поляризованого світла.

2.Зробити висновок.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1. Яке світло називається поляризованим?

Чим воно відрізняється від природного?

2. Що розуміють під площиною поляризації?

3. Сформулюйте закон Брюстера.

4. Сформулюйте закон Малюса і дайте малюнок до нього.

5. Поясніть одержаний графік залежності середнього значення фотоструму від кута повороту аналізатора і поляризатора.

6. Опишіть явище подвійного променезаломлення.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 13

ВИЗНАЧЕННЯ ЗАЛОМЛЮЮЧОГО КУТА І ДИСПЕРСІЇ

СКЛЯНИХ ПРИЗМ З ДОПОМОГОЮ ГОНІОМЕТРА

 

Прилади і матеріали: гоніометр ГС-5, трикутна призма, ртутна лампа.

 

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Оптичні властивості прозорих речовин характеризуються абсолютним показником заломлення, тобто показником заломлення даної речовини відносно вакууму (практично повітря).Величина його знаходиться за співвідношенням:

n_i= (1)

i - кут падіння на границю поділу вакуум (повітря)- речовина,

r - кут заломлення в даній речовині.

a

d

g

i

Числове значення показника заломлення різне для променів різного кольору (тобто для різних довжин хвиль): причому для променів червоного кольору менші, ніж для променів фіолетового кольору n_ч < n_ф. Значення показника заломлення для решти променів видимого спектру лежать між цими значеннями.

 

Мал.1

Якщо на одну з граней призми попаде монохроматичний промінь світла, то він заломиться на обох її гранях і вийде заломленим до основи призми (Мал.1). Двогранний кут між боковими гранями призми називається заломлюючим кутом призми. Кут d, утворений напрямком падаючого променя з напрямком променя, що виходить, називається кутом відхилення. Величина кута відхилення d залежить від речовини заломлюючого кута призми a, кута падіння і і від показника заломлення речовини призми n для даної довжини хвилі, тобто для даного кольору.

a

d

d_f

 

Мал.2

Червоний промінь має найменший кут відхилення d_ч фіолетовий - найбільший d_ф решта променів видимого спектру - між цими крайніми променями

Можна показати, що при симетричному розташуванні вхідного та вихідного променів відносно основи призми або, що те саме, при паралельності ходу променя в призмі по відношенню до її основи, кут d має деяке мінімальне значення, яке називається кутом найменшого відхилення. Звичайно, для променів різного кольору кут d також має різні значення. Показник заломлення речовини призми для даного кольору (даної довжини хвилі) можна виразити через заломлюючий кут призми a і кут найменшого відхилення променя такою формулою:

n=

ця формула легко виводиться з геометричних міркувань

ОПИС ПРИЛАДУ.

 

Гоніометр служить для точного вимірювання кутів і застосовується в оптичних лабораторіях. За допомогою гоніометра можна визначити показник заломлення і заломлюючі кути призми

 

та кристалів, визначити параметри дифракційних решіток, вимірювати довжини хвиль спектральних ліній та інше.

Оптичними частинами приладу є коліматор, зорова труба, відліковий пристрій (див. мал. в інструкції до приладу). Коліматор дозволяє одержувати паралельний пучок світла. Він закріплений нерухомо на основі приладу і має об’єктив і щілину, розташовану в фокальній площині об’єктиву.

180°

5 50

 

6 60

 

 

Ширина щілини регулюється за допомогою мікрометричного гвинта і освітлюється ртутною лампою ПРК-4. Зорова труба закріплена на алідаді і обертається разом з нею навколо вертикальної вісі. Під зоровою трубою знаходиться відліковий мікроскоп. Поле зору мікроскопа показане на Мал.3. Про порядок вимірювання кутів дивись лабораторну роботу № 10.

Мал.3

ПОРЯДОК РОБОТИ

 

Ознайомитись з інструкцією до гоніометра. Нумерація елементів гоніометра в даній роботі відповідає нумерації в інструкції до приладу.

 

Завдання 1. Визначення заломлюючого кута методом відбивання.

 

Установка призми.

 

Призму поставити на столику гоніометра так, щоб одна з її граней розмістилась перпендикулярно до одного з гвинтів (36) нахилу столика. Між коліматором і зоровою трубою встановити кут 30⁰-60⁰, але можна і більше. Спостерігаючи в трубу і повертаючи столик при послабленому гвинті (50), знайти і сумістити зображення щілини коліматора, відбите від першої грані призми з вертикальною ниткою сітки зорової труби. Видима ширина щілини повинна бути в два-три рази більша штриха сітки. Закріпити столик в цьому положенні і зняти відлік А₁. Повернути столик так, щоб в зоровій трубі спостерігалось зображення щілини, відбите від другої грані заломлюючого кута і зняти відлік А₂. Кут призми знаходиться як різниця

a = 180 - g, g = А₁ - А₂.

ТРУБА

КОЛІМ

g

a

 

Мал.4

Не переставляючи призму знайти всі заломлюючі кути призми a₁, a₂,a₃.

Для цього, обертаючи столик на 360⁰, зняти відлік А_1, А₂, А₃ тих положень, коли зображення щілини (відбиття від першої, другої, та третьої граней призми) співпадають з вертикальною ниткою сітки.

Вирахувати кути по формулам:

a₁ = 180⁰ - (А₁ - А₂);

a₂ = 180⁰ - (А₂ - А₃);

a₃ = 180⁰ - (А₃ - А₁)

Завдання П. Вимірювання показника заломлення по куту найменшого відхилення.

Як відомо, мінімальне відхилення світла можна одержати при симетричному ході променів призми. При цьому показник заломлення знаходиться із співвідношення (1).

1 Встановити призму, як сказано вище.

2 Повернути столик так, щоб бісектриса заломлюючого кута була приблизно перпендикулярна осі коліматора.

3 Повертаючи зорову трубу до основи призми, знайти спектр ртутної лампи, який можна одержати внаслідок заломлення в призмі білого променя. Закріпити алідаду гвинтом (59).

4 Обертаючи столик разом з призмою спочатку рукою., а потім гвинтом (58) так, щоб зорова труба наближалась до заломлюючого кута призми. При цьому спектр буде зміщуватись вліво, а в деякий момент напрямок руху зміниться на протилежний, хоч столик продовжує рухатись в тому ж напрямку. Момент зміни напрямку руху зображення щілини і є те положення, при якому світлові промені ідуть під найменшим кутом відхилення d_min.

5 Встановивши момент зупинки зображення щілини, зняти відлік А₁ - для всіх ліній випромінювання ртуті. Знявши призму, знайти зображення щілини коліматора в зоровій трубі і зняти відлік А₂, схема вимірювань показана на мал.5.

Колім.

a

d_min

Тр

Тр

 

Мал.5

6 Результати вимірювань занести в таблицю.

Лінія (колір)	λ, A	A1			sin	n
Фіолетовий	4046,6
Фіолетово-синій	4358,3
Голубий	4916,0
Зелений	5460,7
Жовтий	5790,6
Червоний	6123,7
Червоний	6907,2

7 За даними таблиці побудувати дисперсійну криву скляної призми n(l).

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

 

1 Накреслити хід променів в призмі.

2 Вивести формулу (1) для визначення показника заломлення по куту найменшого відхилення.

3 Що називають нормальною і аномальною дисперсією?

4 Які характеристики діелектричного середовища визначають

показник заломлення?

1 2 3 4 14

9 6 5 7

 

 

 

 

 

 

 

Гоніометр