Виведення робочої формули:

φ₁ = [α] l₁C₁ (1)

φ₂ = [α] l₂C₂ (2)

Поділимо (1) на (2), одержимо

тобто, якщо С відомо, то

(3) – робоча формула

де ₁ – кут повороту площини коливань поляризованого променя, при проходженні по трубки з відомою концентрацією цукру,

₂ – кут повороту площини коливань поляризованого променя, при проходженні по трубки з невідомою концентрацією цукру,

l₁, l₂ – довжини першої та другої трубки,

С₁, С₂ – концентрації цукру в першої та другої трубках.

Порядок виконання роботи

1. Вийняти трубку з приладу і навести окуляр зорової труби на найбільшу різкість, тобто так, щоб межа між її частинами поля була дуже помітною.

0. Обертаючи аналізатор, досягти одноколірного поля зору, причому слідкувати, щоб настання однакового забарвлення йшло з середини, а не з країв.

1. Відмітити це положення аналізатора по кругу з точністю до нуля градусів. Це положення аналізатора називають нульовим, від нього відлічують кути обертання.

2. Помістити трубку з розчином цукру відомої концентрації в прилад. При цьому рівномірне забарвлення порушиться.

3. Повертаючи аналізатор, досягти одноколірного поля зору.

4. Відмітити це положення аналізатора по кругу. Різниця відліків положення аналізатора дорівнює кутовому обертанню, вираженому в поділках шкали, ціна якої дорівнює 1 (₁).

5. Дослід повторити тричі.

6. Аналогічні досліди проробити з розчином цукру невідомої концентрації С₂ і знайти відповідний кут.

9. Знаючи ці кути, концентрацію розчину цукру в першій трубці С₁ = 10%, її довжину l₁ ( та довжину l₂ знайти концентрацію цукру в розчині С₂) з формули (3).

10. Дослід повторити тричі. Результати вимірювань та обчислень записати в звітну таблицю.

11. Знайти похибку результату.

Контрольні запитання.

1. Яким способом можна одержати поляризоване світло?

2. Що називається площиною поляризації?

3. Чим відрізняється звичайний промінь від незвичайного?

4. Що таке обертання площини поляризації?

5. Який принцип роботи сахариметра?

6. Для чого користуються напівтеневим аналізатором?

7. Як виводиться робоча формула?

Література: [2,9].

Лабораторна робота № 11 вивчення явища дисперсії світла. Визначення дисперсії скляної призми гоніометром

Мета роботи : Вивчення явища дисперсії світла і методу визначення за допомогою гоніометра залежності показника заломлення речовини від довжини хвилі світла, визначення дисперсії скляної призми.

Прилади і обладнання : Гоніометр ГС-5, призма, ртутна лампа.

Опис методу та установки

Нині для вивчення спектрів широко використовують призмові спектроскопи, дія яких ґрунтується на явищі дисперсії світла. Основною частиною спектроскопа є призма, яка розкладає на спектр паралельний пучок падаючого білого світла. Показник заломлення променів залежить від довжини хвилі, тому з призми виходять монохроматичні пучки променів під різними кутами, і спектр складається з окремих різноколірних ліній (лінійчастий спектр).

Д

Рис. 1.

ля вивчення спектрів видимої чи близької інфрачервоної частини спектра лінзи та призми спектроскопа виготовляють зі скла. Для вивчення спектрів в ультрафіолетовій частині спектра як матеріал для лінз та призм беруть прозору в ультрафіолеті речовину — кварц. Якщо порівняти між собою спектри, отримані від призм із різних речовин, то виявляється, що вони відрізняються не тільки показниками заломлення, а й формою кривої залежності п=f( ), тобто різні речовини мають різну дисперсію.

Для пояснення методу визначення показника заломлення речовини, з якої виготовлено призму спектроскопа, розглянемо заломлення світла в симетричній тригранній призмі (рис. 1).

Монохроматичний промінь РМ, який заломився у призмі, виходить у напрямі NQ, що утворює з первісним напрямом деякий кут 5. Для цієї призми кут відхилення залежить від значення кута падіння i₁ променя РМ на призму. При деякому значенні кута i₁ кут відхилення досягає мінімуму _тin . Це значення _тin називають кутом найменшого відхилення променя призмою. Тригонометричний розрахунок проходження променя через призму, тобто коли промінь MN паралельний основі призми ВС, показує, що і₁ = .

Нехай і₁ — кут падіння променя на грань АВ, і₂ — кут заломлення у призмі, п — показник заломлення другого середовища відносно першого, тоді за законом заломлення світла

При виході з призми кут падіння променя — , кут заломлення — . З рис.1 випливає, що

При симетричному проходженні променя MN через призму

( = і₂) кут заломлення в призмі

Мінімальний кут відхилення

Оскільки для кута найменшого відхилення = і₂ та = і₁,

то

Підставивши замість і₂ його значення, дістанемо

,

звідки

Підставляючи у вираз для закону заломлення світла значення і₁ та і₂ , маємо

(1)

Із (1) можна визначити показник заломлення п матеріалу призми, виміривши гоніометром кут найменшого відхилення та кут заломлення призми .

Гоніометр ГС-5 є оптичним вимірювальним приладом лабораторного типу, призначений для вимірювання:

• кутів між плоскими полірованими гранями твердих прозорих та непрозорих деталей;

• показника заломлення прозорих твердих матеріалів за виміряним кутом;

• дисперсії та кута найменшого відхилення призм;

• пірамідальності призм.

Крім того, гоніометр ГС-5 використовують для дослідження параметрів дифракційних решіток.

У цій роботі гоніометр використовуємо для дослідження залежності коефіцієнта заломлення прозо­рих призм від довжини світлової хвилі та кута заломлення призми.