Лабораторная работа: Определение частотной дисперсии стеклянной призмы с помощью гониометра

4.3.1. Установить призму на столик, как показано на рис. 4, в, щель коллиматора осветить ртутной лампой.

4.3.2. Найти изображение спектра в поле зрения трубы, навести трубу на одну из двух желтых линий (длины волн основных линий спектра излучения ртутной лампы в видимой области представлены в таблице 1).

4.3.3. Наблюдая в трубу, поворачивать столик так, чтобы линия перемещалась вправо (при этом угол отклонения этих лучей уменьшается). Линию необходимо при этом держать в поле зрения трубы. В некоторый момент времени линия начнет двигаться в обратном направлении.

4.3.4. Установив момент остановки изображения линии, снять отсчет по лимбу А₄ . Момент изменения направления движения линии и есть то положение призмы относительно коллиматора, при котором лучи идут пути наименьшего угла отклонения.

4.3.5. Не снимая призмы со столика, совместить щель с перекрестием сетки трубы и снять по лимбу отсчет А₂ (см. рис. 4, в). Наименьший угол отклонения рассчитывается по формуле .

Значение показателя преломления определить по формуле:

, (15)

где - угол при вершине призмы (рекомендуется взять 60⁰ ).

4.3.6. Определить показатели преломления для всех линий, указанных в таблице 1, в соответствии с вышеизложенной методикой.

4.3.7. Построить график зависимости .

4.3.8. Из полученной кривой зависимости определить среднюю дисперсию D и число Аббе g из следующих соотношений:

, , (16)

где - показатели преломления для соответствующих длин волн l_D =5893 А (А - Ангстрем) (желтая линия в спектре излучения Na), l_F =4861 А (голубая линия в спектре излучения водорода H), l_C =6563 А (красная линия в спектре излечения водорода H). Значения коэффициентов D и g можно определить, если знать . Для расчета значений показателя преломления для указанных длин волн можно воспользоваться формулой Коши:

(17)

где коэффициенты А, В, С определяются, используя значения для трех длин волн вблизи той, для которой определяем показатель .

Таблица 1.

ЦВЕТ	ЖЕЛТЫЙ		ЗЕЛЕНЫЙ		СИНИЙ			ФИОЛЕТОВЫЙ
	I	II	I	II	I	II	III	I	II
ДЛИНА ВОЛНЫ	5791	5769	5461	4916	4358	4348	4339	4078	4047

Следует отметить, что для вычисления показателей преломления с использованием формулы Коши являются громоздкими, поэтому следует составить программу для использования ЭВМ.

4.3.9. По значению параметров D и g определить сорт стекла, из которого изготовлена исследуемая призма.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Физический смысл коэффициентов b, k; способы измерения дисперсии.

2. Что означает временная нелокальность электромагнитной волны?

3. Поясните появление частотной зависимости .

4. Дайте объяснение дисперсии показателя преломления на основе классической электронной теории Лорентца.

5. Определите понятия "нормальной" и "аномальной" дисперсии.

6. Представьте график зависимости от частоты и длины волны скорости распространения электромагнитной волны в веществе.

7. Физический смысл дисперсии и числа Аббе.

8. Угол наименьшего отклонения. Какова дисперсия призмы при этом угле? Вывести формулу (15).

ЛИТЕРАТУРА

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. М., 1980, с 517-527, 584-586.

2. Годжаев М.Н. Оптика. М., 1977, с. 269-273.

3. Калитиевский Н.И. Волновая оптика. М., 1978, с. 110-125.

4. Бегунов Б.Н. Геометрическая оптика. М., 1966.

5. Теория оптических систем. М., 1982.