Порядок выполнения работы

1. Убедившись, что световой затвор 6 (рис.2) закрыт (этим прекращается доступ света в прибор), включить источник света. Включить освещение шкалы барабана монохроматора с помощью тумблера 1, расположенного на корпусе прибора 4.

2. Установить на барабане 5 монохроматора длину волны, соответствующую 2000 дел., и ввести в световой пучок более толстую кювету. Установить предел измерения микроамперметра по указателю на шунте -1 мкА. Открыв световой затвор, зарегистрировать отсчет по микроамперметру I₁.

3.Не меняя установки барабана, ввести в световой пучок более тонкую кювету. Установить предел измерения микроамперметра по указателю на шунте -5 мкА. Открыть затвор и снять отсчет по микроамперметру I₂. Далее провести аналогичные измерения, изменяя деления барабана с шагом 50 дел., в диапазоне от 2000 до 2900 дел. Закрыть оптический затвор.

4. По результатам измерений заполнить таблицу 1:

Таблица 1

Деления барабана	 (по графику), Å	I1, мкА	I2, мкА			см-1
2000 2050 … 2900

5. Закончив измерения, выключить освещение шкалы микроамперметра и освещение барабана монохроматора. Вывести регулятор интенсивности источника света на минимум и выключить его.

Отчет должен содержать: цель работы, краткую теорию экспериментального метода, схему установки, вывод рабочей формулы, таблицу экспериментальных данных и расчета k.

Построить график зависимости k от  для исследованного спектрального интервала, привести примеры расчета k и погрешности коэффициента поглощения для одной из длин волн.

Работа 3. Измерение показателя преломления воздуха интерферометром жамена Теоретические сведения

Интерференцией света называется сложение световых пучков, ведущее к образованию светлых и темных полос. Свет представляет собой электромагнитные волны. Как и всякие волны, световые волны могут интерферировать.

Если две световые волны придут в одну точку в одинаковой фазе, они будут усиливать друг друга. В этой точке образуется светлый участок интерференционной картины. В тех же точках пространства, в которые волны приходят в противоположных фазах, они будут ослаблять друг друга и там будет темный участок картины интерференции.

Таким образом, результат интерференции зависит от разности фаз интерферирующих волн. Чтобы картина интерференции в каждой точке пространства не менялась со временем, необходимо, чтобы разность фаз была постоянной. В противном случае в каждой точке пространства волны будут то усиливать, то ослаблять друг друга и глаз, воспринимая усредненную картину, не обнаружит интерференционных полос. Следовательно, наблюдать интерференционную картину можно лишь в том случае, если интерферирующие волны имеют строго одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

Источники света и испускаемые ими лучи, удовлетворяющие указанным требованиям, называются когерентными.

Интерферометр Жамена (рис.1) состоит из двух плоских одинаковых стеклянных пластин 1 и 2, посеребренных с одной стороны. Параллельный пучок света от источника 3 падает на пластину 1. Часть света отражается от ее передней грани, а другая часть, преломившись, отражается от задней посеребренной грани. Таким образом, из пластины 1 выходят уже два пучка света А и В. Оба пучка взаимно когерентны, поскольку исходят из одного и того же источника света. Каждый из этих пучков, попав на пластинку 2, еще раз раздваивается, и из нее выходят уже четыре пучка а, б, в, г, причем пучки б и в накладываются друг на друга. Если пластины 1 и 2 параллельны, то разность хода в пучках б и в будет по всему сечению равна нулю. В результате интерференции пучки усиливают друг друга, и в зрительную трубу 4 мы увидим интерференционное поле равномерно освещенным.

Если одна из пластин немного наклонена относительно другой, то пучки б и в будут не параллельными, а наклоненными под углом друг к другу. Разность хода между ними уже не будет постоянной по сечению пучков, а будет линейно меняться от точки к точке. В поле зрения окуляра зрительной трубы 4 появятся чередующиеся светлые и темные интерференционные полосы.

Наклоном одной из пластин можно менять и ориентацию, и ширину интерференционных полос. Допустим, что в оба пучка света введены одинаковые по длине и заполненные воздухом кюветы с прозрачными торцевыми окнами. Тогда, как уже было сказано, с помощью зрительной трубы можно будет наблюдать интерференционные полосы. Если затем закачивать в одну из кювет воздух (т.е. повышать давление в ней), то полосы интерференции начнут перемещаться за счет появления дополнительной оптической разности хода лучей Δ. При  интерференционная картина перемещается на одну полосу. Смещению картины на k полос соответствует разность хода k.

Оптическая разность хода лучей

,

где n₂ и n₁ – показатели преломления веществ, заполняющих кюветы толщиной .

При смещении интерференционной картины на k полос имеем

. (1)

Зная ,  и n₁ из уравнения (1) можно определить показатель преломления n₂, сосчитав число полос k, на которое сместилась при этом интерференционная картина.

Если перемещение полос вызвано только изменением показателя преломления газа в одном из плечей интерферометра, то, дифференцируя соотношение (1) имеем

, (2)

где k –показывает, на какое число полос сместилась наблюдаемая интерференционная картина.

В частности, это изменение может быть обусловлено изменением давления газа. Как известно, показатель преломления газа линейно связан с давлением газа, т.е.

, (3)

где p_атм – атмосферное давление газа (измеряется отдельным манометром).

Дифференцируя соотношение (3), получим

, (4)

где  – коэффициент пропорциональности, - изменение давления воздуха внутри кюветы. В соответствии с формулами (2) и (4)

.

По формуле (3), с учетом , вычисляется показатель преломления газа .

В завершение - обосновать достоверность полученного результата.