4. Порядок выполнения работы

4.1. Включить ртутную лампу. Освободить стопоры 5 и 8 (см. рис. 51.4), чтобы зрительная труба и столик могли свободно вра­щаться. Открыть щель коллиматора 2 на ширину около 0,07 мм. Проверить равномерность освещения щели.

Поворачивая столик с призмой и зрительную трубу, устано­вить их таким образом, чтобы в окуляре зрительной трубы были видны линии спектра ртути. Произвести фокусировку маховичком 11; при этом в окуляре должны быть видны четкие узкие линии

спектра.

4.2. Выбрав линию спектра, поворачивать рукой столик так, чтобы спектральная линия перемещалась в сторону неотклоненного луча. В некоторый момент времени линия начнет двигаться в обратном направлении, несмотря на то, что направление вращения столика не изменилось. В момент изменения направления движения линии призма установлена под углом наименьшего отклонения б_min-Зажать винт 8; микрометренным винтом 9 точно зафиксировать положение призмы, при котором изменилось направление движения спектральной линии.

4.4. Произвести отсчет угла φ с помощью отсчетного устрой­ства. Для каждой линии спектра измерение повторить не менее трех раз. Результаты измерений внести в таблицу 51.1.

4.5. Измерения п. 51.4 проделать для всех линий спектра ртути, указанных в табл. 51.1.

Примечание. При построении табл. 51.1 предусмотреть необ­ходимое для записи всех измерений число строк.

Таблица 51.1

Экспериментальная зависимость угла наблюдения спектральной линии φ от длины волны света λ

Длина волны λ, нм	№ измер.	Угол φ, рад.	Угол φcp, рад	δmin	n
579,0 (желтая 2) 546,1 (зеленая) 491,6 (зелено-голубая) 435,8 (фиолетово-синяя) 404,6 (фиолетовая 2)

4.6. Угол δ_min рассчитываем по формуле δ_min = |φ – φ₀|. Здесь угол ф₀ соответствует неотклоненному лучу. Для определения ф₀ нужно снять призму со столика, навести зрительную трубу на изображение щели и повторить процедуру измерений. Если на это измерение не хватает времени, значение φ₀ можно узнать у преподавателя или лаборанта.

5. Обработка результатов измерений

5.1. По формуле (51.11) рассчитать коэффициент преломления п для каждой из указанных в табл. 51.1 линий спектра.

5.2. Построить график п(λ). Этот график называют дисперсионной кривой.

5.3. Рассчитать погрешность Δn для одной из длин волн (по указанию преподавателя). Формулу для расчета Δn вынести самостоятельно.

6. Расчетное задание

6.1. Найти концентрацию свободных электронов ионосферы, если для радиоволн с частотой v = 100 МГц коэффициент преломления ионосферы равен п = 0,90.

6.2. Найти зависимость между групповой скоростью u и фазовой скоростью v для следующих законов дисперсии:

а) ;

б) ;

в) v = g/ω².

Здесь а, b и g - некоторые постоянные; λ, k и ω - длина волны, волновое число и частота соответственно.

6.3. Коэффициент преломления сероуглерода для света с длинами волн λ₁ = 509 нм, λ₂ = 534 нм, λ₃ = 589 нм принимает значения п₁ = 1,647, п₂ = 1,640, n₃ = 1,630 соответственно. Вычислить фазовую и групповую скорости света вблизи λ = 534 нм.

6.4. Два монохроматических пучка света с длинами волн λ₁ = 509 нм и λ₂ = 589 нм падают перпендикулярно торцевой поверхности цилиндрического стеклянного сосуда (кюветы) с серо­углеродом. Коэффициенты преломления сероуглерода для этих длин волн равны n₁ = 1,647 и п₂ = 1,630 соответственно. Длина кюветы l = 1,00 м. Считая стенки кюветы весьма тонкими, найти временной интервал между моментами выхода этих пучков с противоположного торца цилиндрического сосуда.