Экспериментальная часть

Приборы и оборудование: гониометр ГС-5, призмы (крон и флинт), ртутная лампа.

Методика измерений

В данной работе рассматривается дисперсия света в призме. Пусть монохроматический пучок света падает на призму с показателем преломления n под углом i (рис. 5.4). После двукратного преломления луч оказывается от­кло­ненным от первоначального направления на угол , называемый углом отклонения. Двухгранный угол А называется преломляющим углом призмы, грань СВ – основанием призмы. Наиболее просто показатель преломления призмы определяется по углу наименьшего отклонения _min. Угол отклонения =_min будет минимален, если угол падения луча i и угол выхода луча из призмы r будут равны (i=r).

Если , то луч в призме идет параллельно основанию. При этом _min =2 и угол падения

. (5.16)

По закону преломления:

. (5.17)

Та­ким об­ра­зом, в дан­ной ра­бо­те для оп­ре­де­ле­ния по­ка­за­те­ля пре­ло­м­ле­ния ну­ж­но из­ме­рить пре­ло­м­ля­ю­щий угол приз­мы А и из­ме­рить угол наи­мень­ше­го от­кло­не­ния дан­но­го лу­ча _min.

Описание установки

Гониометр предназначен для точных измерений углов. Конструкция гониометра ГС – 5 представлена на рис. 5.5.

Здесь 1 – коллиматор, 2 – винт регулировки диафрагмы, 3 – микрометрический винт фокусировки, 4 – микрометрический винт подъема, 5 – объектив, 6 – столик, 7 – микрометрические винты установки столика, 8 – объектив зрительной трубы, 9 – винт фокусировки зрительной трубы (на обратной стороне), 10 – окуляр, 11 – маховичок микроскопа (на обратной стороне), 12 – окуляр микроскопа, 13 – алидада, 14 – винты точной установки алидады (на обратной стороне).

А лидада 13 со зрительной трубой вращается относительно вертикальной оси грубо от руки и точно винтами 14. Отсчет углов производится по горизонтальной и вертикальной шкалам микроскопа.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение преломляющего угла призмы

1 . Расположить призму на столике так, чтобы ее основание было перпендикулярно оси коллиматора.

2. За­жечь ртут­ную лам­пу, по­лу­чить ре­з­кое изо­б­ра­же­ние ще­ли кол­ли­ма­то­ра.

3. По­во­ра­чи­вая зри­тель­ную тру­бу, най­ти от­ра­жен­ное от гра­ни АВ приз­мы изо­б­ра­же­ние ще­ли (рис. 5.6), сфо­ку­си­ро­вать и со­в­ме­с­тить его с ви­зир­ной ли­ни­ей в по­ле зре­ния тру­бы. Снять от­счет N₁ по шка­ле оку­ля­ра 12 от­счет­но­го ми­к­ро­ско­па. Для это­го по­вер­нуть ма­хо­ви­чок 11 на­столь­ко, что­бы верх­ние и ни­ж­ние штри­хи в ле­вом ок­не по­ля зре­ния оку­ля­ра со­в­ме­с­ти­лись (рис.5.7).

Число градусов будет равно первой от вертикального индекса левой цифре верхней шкалы. Число десятков минут равно числу интервалов между штри‑ хами: верхним (число градусов) и нижним (отличающимся от верхнего на 180).

Число единиц минут находим по шкале в правом окне поля зрения окуляра по левому ряду чисел.

Число десятков и единиц секунд определяем по правому ряду цифр и числу делений, считая сверху до горизонтального неподвижного индекса на этой шкале. (Рис. 5.7 соответствует отсчету 212^о 44'13'').

4. Найти отраженное от грани АС изображение щели. Снять отсчет N₂.

5. Вычислить угол N=|N₂–N₁|, если N₁>N₂, то угол N=360^о–(N₁–N₂).

6. Вычислить угол по формуле .

7. Результаты занести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

№	N1 (от левой грани)	N2 (от правой грани)	N	A, град.
1
2
3
Средние	-	-	-

Задание 2. Определение угла наименьшего отклонения _min.

1. Расположить зрительную трубу вдоль оси коллиматора. Совместив перекрестие трубы с изображением щели, определить положение не отклоненного луча (отсчет N₀).

2. Перемещая зрительную трубу, найти спектр ртутной лампы. В видимой части спектра ртути видны линии: желтая двойная – =5790 и 5789 ; светло-зеленая – =5460 ; фиолетовая – = 4062 .

3. Сфокусировать зрительную трубу на желтую левую линию ртути. Вращать столик с призмой так, чтобы желтая линия приближалась к направлению не отклоненного луча (к оси коллиматора). В некоторый момент линия начнет двигаться в обратном направлении, несмотря на то, что направление вращения столика не изменилось. В момент изменения движения линии призма настроена на угол наименьшего отклонения для желтой линии ртути. Зафиксировать этот момент, совместив перекрестие зрительной трубы с линией, закрепить трубу и снять отсчет N.

Если при вращении столика линия будет выходить из поля зрения трубы, необходимо трубу перемещать вслед за вращающимся столиком.

4. Аналогично провести измерения для остальных линий спектра ртути.

5. Вычислить угол _min=|N–No| для всех линий.

6. Результаты отсчетов и вычислений занести в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

№	N0	Название линии	, нм	N	min	n
1		жёлтая	579
2		светло-зелёная	546
3		фиолетовая	406.2

7. Вычислить для всех исследуемых линий показатель преломления n по формуле (5.17).

8. Построить график зависимости n=f() и сделать выводы.