Порядок выполнения работы

1. Подготовка прибора к работе:

а) расположите источник света так, чтобы наблюдения проводились в проходящем свете;

б) откиньте верхнюю призму рефрактометра и пипеткой нанесите на нижнюю призму 2–3 капли дистиллированной воды;

в) опустите верхнюю призму; фиксируя окуляр, получите резкие изображения по­ля зрения, визира и шкалы;

г) перемещая зрительную трубу, получите в поле зрения границу свет – тень. Ли­ния должна быть резкой и без цветовой окраски. Последнее достигается поворотом ру­коятки компенсатора;

д) совместить визир с границей раздела свет – тень. При правильной настройке рефрактометра показание шкалы при этом должно соответствовать показателю прелом­ления воды n = 1,333 (при 20°С).

2. Исследование зависимости показателя преломления раствора NaCl от концен­трации:

а) измерьте показатели преломления n раствора NaCl различной концентрации С. Для этого на нижнюю призму нанесите поочередно растворы различной концентрации и, совмещая визир с границей раздела свет – тень, определите по шкале показателя пре­ломления растворов. Для каждого раствора измерение показателя преломления произ­водите три раза и найдите среднее n_ср.;

Б) результаты измерений занесите в таблицу:

С, %	n1	n2	n3	nср.

в) постройте график зависимости показателя преломления от концентрации n = f(C);

г) измерьте показатель преломления n_x, раствора неизвестной концентрации. Оп­ределите по графику концентрацию С_x этого раствора.

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте законы отражения и преломления света. В чем заключается физический смысл абсолютного показателя преломления среды? Что такое относительный показатель преломления?

2. Что называется предельным углом преломления?

3. В чем заключается явление полного внутреннего отражения?

4. Что называется углом полного отражения?

5. Опишите устройство рефрактометра.

6. Начертите ход лучей в рефрактометре в проходящем и отраженном свете.

7. С какой целью применяется рефрактометр в медико-биологических и химических исследо­ваниях?

8. В чем заключается принцип работы световодов?

Литература

Лаврова И.В. Курс физики. – М.: Просвещение, 1981. – § 86.

Лабораторная работа № 17

Исследование линейчатых спектров испускания

Приборы и принадлежности: спектроскоп, ртутная лампа, пускатель ртутной лампы, лампа накаливания, неоновая лампа, ЛАТР.

Линейчатые спектры испускания возникают, если источником излучения является газ или пар при низком давлении.

Лучеиспускание атомов является следствием перехода его с более высокого энергетического уровня Е₂ на низкий Е₁. В этом случае частота  испускаемого монохроматического излучения определяется условием:

Е₂ – Е₁ = h,

где h = 6,6210^-34 Джс – постоянная Планка.

Излучение линейчатых спектров испускания позволяет исследовать строение атома. Широко используется в науке и технике спектральный анализ, т.е. изучение состава тел по их линейчатым спектрам испускания. В настоящее время разработаны методы не только качественного, но и количественного спектрального анализа.

Существует много методов и способов получения линейчатых спектров испускания тел:

а) окрашенного пламени, б) электрической искры и дуги, в) газового разряда.

Окрашенное пламя получают путем ввода в бесцветное пламя газовой горелки исследуемых металлов в виде кристаллов или в растворе, которым пропитывают вводимый в пламя асбест. Благодаря высокой температуре пламени происходит распад молекул солей металлов, их испарение и возбуждение образовавшихся ионов.

Электрическая дуга применяется при исследовании металлических сплавов, из них приготовляют порошки, которые вводятся в угольные электроды дуги. В электрической искре исследуются спектры солей и минералов, растворенных в воде и кислотах, для чего часто применяют разряд между платиновым электродом и поверхностью жидкого раствора.

Газовый разряд в трубках, содержащих газ или пар при низком давлении, используется для изучения спектра этих газов и паров.

Линейчатые спектры наблюдаются визуально при помощи спектроскопов или фотографируются при помощи спектрографов.

Спектроскопом называется прибор, служащий для пространственного разделения лучей различных длин волн, причем наблюдение полученного спектра в целом или отдельных спектральных линий производится визуально. Ход лучей в простом спектроскопе, применяемом в данной работе, схематически изображен на рис. 1. Спектроскоп состоит из следующих частей: коллиматора А, призмы Р, оптической трубы В и трубы С, которые укреплены на общем основании.

В коллиматоре расположена вертикальная щель S, ширина которой может изменяться. Коллиматор должен дать параллельный пучок лучей света от исследуемого источника М на призму Р, поэтому щель S устанавливается в фокальной плоскости его объектива О₁.

В трубе С находится объектив О₃ и горизонтальная шкала N с равномерными делениями, освещаемая лампой накаливания. Прозрачные штрихи шкалы видны на темном фоне. Шкала установлена в фокальной плоскости объектива О₃. Освещающие ее лучи падают на призму Р параллельным пучком.

В поле зрения окуляра трубы В одновременно видны изображение спектра, полученного при преломлении в призме Р света от исследуе­мого источника М, и изображение шкалы N, полученное отражением лучей, идущих из трубы В, от грани призмы.

Призма спектроскопа обычно устанавливается под углом наименьшего отклонения для лучей, идущих от исследуемого источника света, что позволяет устранить до известной степени недостатки качества изображения, даваемого призмой.

Цель работы заключается в градуировании шкалы спектроскопа. Для этого используется богатый линиями спектр ртутной лампы ПРК-4. Ртутно-кварцевая лампа представляет собой лампу дугового разряда в парах ртути.