Экспериментальная установка и методика измерения

В работе применяется метод измерения показателя преломления стекла по углу наименьшего отклонения луча в преломляющей призме.

Оптическая деталь с плоскими преломляющими поверхностями, образующими двугранный угол , называется преломляющей призмой. Сечение призмы плоскостью, перпендикулярной ребру двугранного угла, будет главным сечением призмы. Угол между направлениями входящего и выходящего лучей называется углом отклонения , а угол  между преломляющими плоскими гранями - преломляющим углом призмы, (рис.4).

Рис. 4.

Рассмотрим ход лучей в главном сечении призмы. Угол преломления на первой грани определяется из формулы n_В sin ₁ = n sin '₁;

^.

Призма находится в воздухе n_В = 1 .

Из рис. 4 следует: ₂ =  + '₁ . (1)

Тогда sin '₂ = n sin ₂ = n sin ( + '₁). (2)

Отсюда можно определить угол  отклонения луча призмой.

 = - ₁+ '₁ + '₂ - ₂ = '₂ - ₁ - .

Известно, что угол отклонения имеет минимальные значения _min , если ход луча внутри призмы симметричен относительно преломляющих граней, то есть когда

'₁ = - ₂ , ₁ = - '_{2 .} (3)

Определим _min из (3) с учетом равенств (3) и (1) :

_min +  

sin = n sin . (4)

2 2

Это выражение и используется для определения показателя преломления стекла.

Порядок выполнения работы

Включить ртутный источник излучения. Найти изображение зеленой линии спектра в поле зрения зрительной трубы 5 (рис. 5

Рис.5

Поворачивая столик 2 с призмой 3 вокруг оси гониометра, следить через зрительную трубу 5 за смещением изображения щели коллиматора 1. В некоторый момент изображение щели останавливается, а затем при дальнейшем вращении столика с призмой в том же направлении начинает смещаться в противоположную сторону. Этот момент остановки изображения щели определяет положение наименьшего угла отклонения призмы. При этом положении призмы произвести наводку перекрестия сетки зрительной трубы на изображении щели. Положение щели, соответствующее углу наименьшего отклонения, найти для каждой линии спектра.

При снятии отсчета в поле зрения окуляр микрометра необходимо совмещать верхние и нижние изображения штрихов лимба (см. краткое описание ГС-5). Наводку зрительной трубы и установку столика с призмой при каждом измерении угла следует производить не менее трех раз: в прямом, в обратном и опять в прямом ходе столика с образцом относительно лимба.

Повернуть столик с призмой в симметричное по отношению к первоначальному положение 4 (рис. 5), заставив лучи отклоняться в призме в другую сторону. Затем так же для всех линий спектра снять по 3 раза значения углов.

Окончательное значение угла для каждой λ определяют как половину алгебраической разности между средними арифметическими значениями трех отсчетов в положении призмы 3 и 4. В спектре излучения ртути λ_фиол =405 нм, λ_син=436 нм, λ_голуб= 492 нм, λ_желт= 579 нм.

Определить значения показателей преломления стекла по формуле (4) (угол  приведен на лабораторной установке).

Построить график дисперсии стекла.