Порядок выполнения работы. Теория изучаемого явления

Теория изучаемого явления

Основные теоретические положения и все необходимые для выполнения лабора­торной работы теоретические выкладки обобщены в следующих учебниках:

[1] на стр. 391…393; [2] на стр. 186…187 и 189…191.

[14] на стр. 151…156 и 162…167.

Контрольные вопросы

1. Явление рефракционной дисперсии. Нормальный и аномальный ход дисперси­онной кривой.

2. Зависимость показателя преломления от длины волны (дисперсионное соотно­шение), дисперсионные формулы.

3. Применимы ли дисперсионные формулы Коши для окрашенных стекол и почему?

4. Теорема о минимуме отклонения.

5. Следствия из теоремы о минимуме отклонения.

6. Справедливы ли выводы и следствия из этой теоремы, если показатель прелом­ления у среды больше, чем у материала призмы?

7. На основание и боковую грань равнобедренной призмы, установленной в мини­мум отклонения, падают два параллельных луча. Покажите аналитически, что лучи, откло­ненный призмой и отраженный от ее основания, тоже будут параллельны.

8. Почему так важен именно минимум отклонения в призменных спектральных приборах?

9. Линейная и угловая дисперсии спектральной призмы в минимуме отклонения. Пути увеличения дисперсии.

10. Разрешающая сила спектральной призмы.

1. Пользуясь справочными данными (основным показателем преломления n_e и средней дисперсией – см. Приложение В; ; ; ) для материала призмы, указанного преподавателем, вычислить, при­меняя двучленную формулу Коши , значения показателя преломления n на длинах волн 400…760 нм оптического спектра с шагом 10 нм.

2. Построить в программном пакете Harvard Graphics дисперсионную кривую n (λ) зависимости показателя преломления от длины волны.

3. Включить лазер 1. При необходимости провести с помощью преподавателя юсти­ровку оптической схемы. По окончании юстировки положение всех, кроме упоминаемых ниже особо, оптических элементов схемы должно оставаться постоянным до окончания из­мерений: разъюстировка хотя бы одного элемента даже на завершающей стадии работы мо­жет привести к необходимости проводить все измерения заново. Особенно отметим такую ситуацию, когда факт разъюстировки ни «на глаз», ни «по показаниям» незаметен, а прояв­ляется лишь при обработке результатов.

4. Методом автоколлимации пучка, отражаемого поочерёдно от боковой грани и основания призмы 3, измерить преломляющий угол e. Результат занести в протокол изме­рений.

5. Вращая стол гониометра 4, установить призму в минимум отклонения. Угол от­клонения при этом контролировать визуально (правое среднее фото).

6. Вывести призму из этого положения, увеличив угол отклонения на 5…20º, и за­фиксировать положение отклоненного пучка на экране 5 (правое верхнее фото). Снять первый отсчет по лимбу. Снова установить призму в минимум отклонения и, продолжая поворот стола, добиться того же положения отклоненного пучка на экране (правое нижнее фото), которое было зафиксировано при первом отсчете. Снять второй отсчет по лимбу. Вычислить модуль полуразности первого и второго отсчетов и прибавить его к наименьшему отсчету. Результатом будет отсчет, соответствующий минимуму отклонения.

Разность этого отсчёта с отсчётом при нормальном падении пучка на эту грань (см. п. 4) даёт угол падения i в минимуме отклонения. Результат занести в протокол измерений.

7. Пользуясь выражением , вычислить значение угла минимального от­клонения d. Результат занести в протокол измерений.

8. Пользуясь выражением , вычислить значение пока­зателя преломления n призмы на длине волны λ используемого лазера. Результат занести в протокол измерений.

9. Сопоставляя полученное значение n с дисперсионной кривой, найти длину волны излучения лазера.

10. Выполнить операции п. 4 … п. 9 шесть раз. Найти среднее значение . Пользуясь статистикой по семи результатам, оценить случайную погрешность определения длины волны.

11. Поместить на дисперсионную кривую полученное значение показателя прелом­ления на длине волны излучения использованного в работе лазера.

12. Выключить лазер.

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать следующие материалы:

1. Титульный лист (см. Приложение А).

2. Цель и задачу работы.

3. Краткое изложение теории дисперсии (как правило, в том объеме, в котором это необходимо для уверенного ответа на контрольные вопросы).

4. Оптическую схему лабораторной установки с расшифровкой ее элементов.

5. Подробные аналитические выкладки с таблицей результатов вычисления показа­телей преломления стекла указанной преподавателем марки на длинах волн видимого диапа­зона оптического спектра.

6. График зависимости показателя преломления этого стекла от длины волны – дисперсионную кривую, включая точки e, и .

7. Протокол измерений, подписанный преподавателем еще при выполнении лабора­торной работы и содержащий таблицу с отсчетами и результатами измерения преломляю­щего угла призмы, угла падения луча на призму в минимуме отклонения, результатами вы­числения угла минимального отклонения, показателя преломления материала призмы.

8. Подробные выкладки с результатами определения длины волны использованного лазера.

9. Подробные выкладки с результатами оценки случайной погрешности определе­ния длины волны.

10. Выводы по результатам проведенного исследования, включая собственные со­ображения по поводу причин возникновения случайной погрешности определения длины волны.

Дата добавления: 2015-06-04