Оптика 4 семак / Физика Евдокимов / ЛБ№4 Кшинин Иван 1Б92 (100%)
.docxТомский 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:
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, k – количество полос смещения, λ – длина 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
Используя формулу , определите цену деления прибора.
Используя формулу , рассчитайте показатель преломления . Найдите среднее значение .
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.
Изобразите упрощенную схему интерферометра.
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.