Контрольные вопросы

Сохраняют силу все вопросы, сформулированные к лаб. раб. 4, а также:

1. Как устроена отражательная дифракционная решетка? Сформулируй- те условие наблюдения главных дифракционных максимумов врешетке.

2. В чем различие дифракционных эффектов на отражательной ипро-зрачнойрешетках?

Лабораторная работа 6. Измерение показателя преломления по углу наименьшего отклонения луча в призме

Цель работы:измерить показатель преломления стекла призмы мето- дом наименьшего отклонения луча в призме.

Общие сведения

Скорость распространения света зависит от свойств среды, через кото- рую проходит свет, и от длины волны распространяющегося излучения.

Показатель преломления для различных длин волн неодинаков:

nn() ,

и если лучи различных цветов падают на границу раздела двух сред под од- ним и тем же углом, после прохождения границы раздела они пойдут под различными углами (явлениедисперсии света). Этим объясняется разложе- ние призмой белого света на спектральные составляющие.

При прохождении сквозь трехгранную призму (рис. 6.1) световой луч преломляется дважды: на граниОАи на граниОВ. Угол φ между этими гра- нями называютпреломляющим угломпризмы.Угол отклоненияδ, т. е. угол между направлениями вышедшего и па-

дающего на призму лучами(рис.6.1), ^O

зависит от угла падения, преломляюще- го угла призмы и длины волны падаю- щего света.

Можно доказать, что отклонение луча призмой будет минимальным, если угол падения α на граньОАбудет равен углу преломления γ луча на второй гра-

ниОВпризмы. В таком случаелуч^{A B}

внутри призмы идет параллельноееос- ^{Рис.6.1. Ход лучей впризме}

нованию. При этомугол наименьшего отклонения

_min2.

Тогда, используя закон преломления, получим

(6.1)

^nsin_^_min^

2_

^sin

²^.

(6.2)

Следовательно, для того чтобы найти показатель преломления вещества призмы, необходимо измерить угол наименьшего отклонения данного луча и преломляющий угол призмы.

Преломляющий угол призмы и угол наименьшего отклонения каждого луча измеряют при помощи гониометра, порядок работы с которым описан в лаб. раб. 5, рис. 5.3. Для определения преломляющего угла призмы она уста- навливается на столике гониометра так, чтобы преломляющее ребро ее было обращено в сторону коллиматора и по возможности параллельно оси враще- ния зрительной трубы (рис. 6.2).

При таком положении призмы половина параллельного пучка лучей, выходящих из коллиматора, отразится от левой грани призмы, а другая поло- вина – от правой грани.

Зрительная труба устанавливается по направлению лучей, отраженных от одной из граней призмы, так, чтобы в поле зрения трубы было видно изо- бражение щели коллиматора. Если теперь повернуть зрительную трубу на угол, то, как видно из рис. 6.2, в поле зрения трубы попадет изображение щели коллиматора, образуемое лучами, отраженными от другой грани приз- мы. Из того же рисунка ясно, что2.

Для определения угла наименьшего отклонения

^min

призму надо по-

ставить на столик гониометра в таком положении, чтобы пучок лучей, выхо- дящих из коллиматора, падал на одну из боковых граней призмы (рис. 6.3).

Тогда в поле зрения трубы, установленной по направлению выходящих из призмы преломленных лучей, будет виден ряд изображений щели колли- матора различных цветов.

Установка призмы в положение наименьшего отклонения проходящих через нее лучей производится следующим образом.

Получив в поле зрения трубы ряд спектральных линий, надо медленно поворачивать столик с призмой, наблюдая в трубу за перемещением линий.

Столик следуетвращать так, чтобыспектральнаялинияприближаласькположениюнеотклоненного луча,т. е. к осиколлиматора(на рис.6.3–влево).

Из коллиматора

Из коллиматора

?

φψ

В зрительную

трубу

В зрительную трубу

φ



В зрительную трубу

Рис. 6.2. Копределениюпреломляющего Рис. 6.3. К определению угла углапризмы наименьшегоотклонения

При некотором положении столика с призмой одна из спектральных ли- ний «остановится» и при дальнейшем поворачивании столика начнет дви- гаться в обратном направлении. Столик следует остановить и закрепить в тот момент, когда спектральная линия изменяет направление своего движения. Это положение призмы и соответствует наименьшему отклонению лучей данного цвета. Нить трубы должна быть наведена на исследуемую линию. Если теперь снять призму со столика гониометра и установить зрительную трубу по направлению не отклоненных лучей, то угол, на который придется повернуть трубу, и станет углом наименьшего отклонения.