Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Оптика 4 семак / Физика Евдокимов / ЛБ№4 Кшинин Иван 1Б92 (100%)

.docx
Скачиваний:
22
Добавлен:
15.09.2021
Размер:
2.65 Mб
Скачать

Томский политехнический университет

Отделение естественных наук ШБИП

Отчет по лабораторной работе В-004

Изучение зависимости показателя преломления воздуха от давления с помощью интерференционного рефрактометра

Студент гр. 1Б92

Ф.И.О. Кшинин Иван Бахтиёрович

к выполнению лабораторной работы ДОПУЩЕН

________________________

подпись преподавателя

Цель работы: определение показателя преломления воздуха и изучение его зависимости от давления с помощью интерференционного рефрактометра ИТР-1.

Приборы и принадлежности: рефрактометр ИТР-1; сильфон, лампа настольная.

КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Абсолютный показатель преломления показывает во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данном веществе.

____________________________________________________________________

Относительный показатель преломления двух сред (второй среды по отношению к первой) называется величина n21.

____________________________________________________________________

Когерентные волны - волны (в случае постоянства разности фаз).

Интерференция волн – явление перераспределения интенсивности в пространстве, связанное со сложением когерентных волн.

Максимум интенсивности:

Минимум интенсивности:

Оптическая разность хода:

СХЕМА УСТАНОВКИ

Рис. 1. Внешний вид установки

Схема установки состоит:

1. кран;

2. манометр;

3. сильфон;

4. крышка рефрактометра;

5. микровинт;

6. окуляр.

РАБОЧИЕ ФОРМУЛЫ

, где α –цена деления прибора, kколичество полос смещения, λдлина волны натрия, значение показания прибора при к=5, N0 нулевое значение показания прибора

Где P0 –давление в камере, РН – нормальное давление, Т0 - температура воздуха в камере, ТН – нормальная температура, – показатель преломления в воздухе при нормальных условиях, α –цена деления прибора, l – длина камеры

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Таблица 1

, мм

, мм (при )

, мм

1

8.354

8.632

0.278

0.011

2

8.354

8.632

3

8.354

8.632

4

8.354

8.632

5

8.354

8.632

=8.354

=8.632

Таблица 2

Tн= 2730K, P0 =760 мм рт.ст.= 1 атм., длина камеры l=1 мм, Pн =768 мм рт.ст

Tн= 2930K, nн = 1,000294

P0, атм

, мм

, мм

1

1,05

8.269

-0.085

0.000297

1.000297

2

1,10

8.000

-0.354

0.000303

1.000303

3

1,15

7.864

-0.49

0.000318

1.000318

4

1,20

7.652

-0.702

0.000332

1.000332

5

1,25

7.333

-1.021

0.000346

1.000346

Измерения провел студент группы 1Б92

Кшинин Иван Бахтиёрович

(Фамилия И.О.)

Дата 10.04.2021

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

  1. Используя формулу , определите цену деления прибора.

  1. Используя формулу , рассчитайте показатель преломления . Найдите среднее значение .

  1. Постройте график зависимости от давления P0 воздуха в камере. Сделайте вывод.

Вывод:

В ходе лабораторной работы определён показатель преломления воздуха и изучена его зависимость от давления с помощью интерференционного рефрактометра ИТР-1. В основе лабораторной работы лежит явление преломления света в воздухе.

Показатель преломления газа зависит от плотности газа при прочих неизменных условиях.

Показатель преломления соответствует теории так как показатель газа у нас примерно = 1,000294 с длиной желтой волны натрия 589,3 нм. Ход зависимости будет и зависит от внешних факторов таких как давление, температура.

Из графика видно, что зависимость, является прямолинейной, при увеличении давления, увеличивается показатель преломления. В однородной среде луч распространяется прямолинейно - закон прямолинейного распространения света.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Как зависит показатель преломления газов от давления при малых давлениях?

Показатель преломления газа зависит от плотности  газа при прочих неизменных условиях. Эта зависимость при невысоких давлениях P может быть представлена соотношением:

2. Вывести расчетную формулу

3. Почему в данной работе используется интерферометрический метод измерения ?

С помощью интерференционных рефрактометров можно определять также незначительные изменения показателя преломления при изменении внешних факторов до седьмого-восьмого знака после запятой.

  1. Изобразите упрощенную схему интерферометра.

  1. Чем отличается верхняя дифракционная картина от нижней?

Если показатели преломления газа в обеих камерах одинаковы, то верхняя и нижняя интерференционные картины совпадают и симметричны относительно оси 0. При незначительной разности в показателях преломления газов в кюветах, например, за счёт изменения давления в одной из камер, возникает дополнительная разность хода, и верхняя система полос будет сдвинута относительно нижней на несколько полос. Этот сдвиг полос и используется для измерения показателя преломления n.

6. Как будет выглядеть дифракционная картина в монохроматическом свете?

Если освещать белым светом, то все максимумы, кроме центрального (k = 0) разложатся в спектр - совокупность составляющих цветов, причем фиолетовые линии будут ближе к центру, а красные дальше (т.к.λф<λкр , то φф<φкр).

7. Какова роль компенсатора прибора и как он устроен?

С помощью компенсатора можно верхнюю интерференционную картину привести к полному совпадению с нижней.

8. Что такое оптическая разность хода и как она определяется в данной работе?

Оптической разностью хода называется разность оптических длин путей.

9. Каков смысл множителя в соотношении ?

α - цена деления прибора.

8