Kпогл n λ λ

Рис. 76.2

λ

(76.2)

где λ - длина волны в вакууме; λ_ср - длина волны в среде; n - абсолютный показатель преломления среды; υ - фазовая скорость света в среде; с - скорость света в вакууме. В области нормальной дисперсии групповая скорость меньше фазовой.

Стеклянная призма является хорошим спектральным прибором. Если на одну ее грань падает параллельный пучок белого света, то внутри призмы волны разных частот распространяются с разной скоростью и преломляются в ней по-разному. По выходе из призмы лучи уже не будут параллельны, свет раскладывается на составляющие его колебания разных длин волн. Наблюдается спектр, называемый дисперсионным, так как причина его появления - зависимость n от λ. Используя призму, можно измерить показатель преломления вещества призмы для разных длин волн.

Способ измерения показателя преломления основан на определении угла отклонения δ лучей от первоначального направления после преломления призмой. Величина угла δ зависит от показателя преломления призмы n, преломляющего угла призмы γ, длины волны и угла падения i лучей на призму (рис. 76.3).

М

B

A C

ожно показать, что при симметричном ходе луча, т. е. когда i = i' и r = r' (луч распространяется параллельно основанию призмы), у

i'

i

гол отклонения будет наименьшим. П ри этом качество спектра будет наилучшим, так как δ_min не будет зависеть от угла падения i. При этом к оэффициент преломления призмы м

Рис. 76.3

ожно рассчитать по формуле

n = (76.3)

Эта формула очень просто получается исходя из геометрических соображений и закона преломления. Таким образом, для определения коэффициента преломления вещества призмы необходимо измерить углы наименьшего отклонения.

Описание экспериментальной установки

У глы наименьшего отклонения после преломления в призме измеряются на гониометре Г 1,5 (см. приложение). Источником света является ртутная лампа. Схема установки приведена на р

1 2 3

ис.76. 4.

Рис. 76.4

Свет от источника 1, пройдя коллиматорную щель 2 и коллиматорный объектив гониометра 3, падает параллельным пучком на призму П; преломляющий угол призмы γ = 60°. Призма закреплена на столике гониометра так, что ее можно поворачивать вокруг вертикальной оси, что дает возможность выводить ее из пучка света. Наблюдение дисперсионного спектра производится через зрительную трубу гониометра 4. Угловое положение каждой спектральной линии определяется по отсчетному устройству гониометра. Угол наименьшего отклонения вычисляется по формуле

δ_min = N - N₀, (76.4)

где N₀ - отсчет по лимбу гониометра, когда в зрительную трубу попадает свет из коллиматора в отсутствие призмы; N - отсчет по лимбу гониометра, когда призма установлена в положение наименьшего отклонения для данной длины волны.