Sprawozdanie z wiczenia C-9/10.
Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu metod pomiaru kta najmniejszego odchylenia.
Zbigniew Koodziejski |
Zespó 7 |
Wydzia Elektryczny A i R |
Ocena z przygotowania: |
19.10.1995 |
Ocena za sprawozdanie: |
Czwartek 11.15-14.00 |
Zaliczenie: |
Prowadzcy : E.Szerewicz |
Podpis: |
Podstawowe zjawiska fizyczne wystpujce w dowiadczeniu.
Dyspersja wiata jest to zaleno prdkoci rozchodzenia si fal wietlnych od ich czstoci lub dugoci . Na skutek dyspersji bezwgldny wspóczynnik zaamania danego orodka równie zaley od czstoci przechodzcego przeze wiata. Charakter dyspersji wiata w danym orodku okresla posta funkcji n= n(v) lub n= n( ).
Zjawisko zaamania wiata objawia si w zmianie kierunku biegu wizki wiata, lub w zmianie kierunku rozchodzenia si fali wietlnej przy przejciu wiata przez granic dwóch orodków. Zjawiskiem tym rzdz prawa zwane prawami optyki geometrycznej : gdy wiato pada na granic dwóch orodków izotropowych pojawia si fala zaamana oraz fala odbita. Trzy wektory opisujce kierunek rozchodzenia si fal :
- padajcej,
- przechodzcej,
- odbitej,
le w jednej paszczynie zwanej paszczyzn padania .
Fale speniaj nastpujce wasnoci :
1. kt odbicia jest równy ktowi padania ,
2. stosunek sinusa kta padania do sinusa kta zaamania równy jest stosunkowi wartoci prdkoci V1 i V2 wiata w danych dwóch orodkach i jest dla danej pary orodków i dla danej dugoci wiata wielkoci sta n zwan wspóczynnikiem zaamania orodka drugiego wzgldem pierwszego.
sin /sin =V1/V2 = n
Prawa opisane tymi wzorami nosz nazw prawa Snelliusa .
Budowa i zasada dziaania spektrometru.
Spektrometr suy do obserwacji i bada widm.
Skada si z rury zaopatrzonej w przeson ze szczelin oraz soczewk stanowic kolimator. Szczelina znajduje si w ognisku soczewki . ródo wiata umieszcza si blisko szczeliny . Dziki temu soczewka skupiajca kolimatora zamienia rozbien wizk wiata na równoleg, która pada na pryzmat . W pryzmacie wizka zostaje rozczepiona . Nastpnie wizki te padaj na soczewk skupiajc , na której otrzymujemy szereg obrazów szczeliny stanowicych widmo wiata promieniowanego przez ródo.Spektrometr wyposaony jest równie w skrzyowanie nici pajczych sucych do dokadnego pomiaru oraz posiada równie ktomierz zaopatrzony w noniusze suce do bardzo dokadnego odczytania kta wizek wiata odbitego.
Przed pomiarami spektrometr wykalibrowalimy.
Przebieg wiczenia.
Pryzmat amicy ustawilimy naprzeciwko kolimatora i owietlalimy ten pryzmat lamp sodow . Szczelin ustawilimy tak aby szeroko obrazu bya dokadnie dopasowane do szerokoci nici pajczych. Kty odczytujemy z dwóch nuncjuszy.
Bd pomiarowy by zwizany z dokadnoci spektrometru i równy 2'.
Pomiary wykonalimy dla dwóch ustawie arówki i umiecilimy je w poniszych tabelach.;
Lp. |
noniusz A 1 |
noniusz B 1 |
noniusz A 2 |
noniusz B 2 |
1 |
319 40' 2' |
139 42' 2' |
79 10' 2' |
259 12' 2' |
2 |
319 20' 2' |
139 22' 2' |
79 12' 2' |
259 10' 2' |
3 |
319 22' 2' |
139 30' 2' |
79 12' 2' |
259 16' 2' |
Pomiary dla drugiego ustawienia arówki:
Lp. |
noniusz A 1 |
noniusz B 1 |
noniusz A 2 |
noniusz B 2 |
1 |
320 42' 2' |
140 50' 2' |
80 32 ` 2' |
260 38' 2' |
2 |
320 46' 2' |
140 48' 2' |
80 30' 2' |
260 36' 2' |
3 |
320 40' 2' |
140 44' 2' |
80 32' 2' |
260 36' 2' |
Na podstawie poniszego wzoru obliczylimy kt amicy ,który wynosi
Drugim dowiadczeniem jest pomiar najmniejszego odchylenia promieni przez pryzmat.
Skorzystalimy z tego samego spektrometru dmienilimy tylko owietlenie na lamp neonow.
W pewnym pooeniu stolika w czasie jego obracania prek wiata zatrzymuje si ,a w dalszym obrocie wraca. Moment w którym obraz jest zatrzymany nazywa si ktem minimalnym i odczytuje si go na dwóch ktomierzach , natomiast kt martwy wystpuje w przypadku gdy obraz ulega zmianie.Wykonalimy pomiary dla czterech barw:
1.czerwona = 460 [nm]
2. óta = 585 [nm]
3. zielona = 540 [nm]
4. fioletowa = 433,3 [nm]
Dugoci wiata poszczególnych barw opracowalimy na podstawie tabeli ,w której umieszczon bya ca gama barw wiata wraz z dugociami i porównaniu jej do barwy jak widzielimy w lunecie.
Tabela wyników uzyskanych w czasie wiczenia :
Lp. |
Barwa wiata |
D. fali ........[nm] |
Kt A 1 mimimalny |
Kt B 1 martwy |
Kt A 2 minimalny |
Kt B 2 martwy |
1 |
czerwona |
460 |
119 10' 2' |
299 12' 2' |
120 20 2' |
300 22' 2' |
2 |
czerwona |
460 |
119 30' 2' |
299 34' 2' |
120 48 2' |
300 48' 2' |
3 |
czerwona |
460 |
119 25' 2' |
299 28 2' |
120 40' 2' |
300 40' 2' |
4 |
óty |
585 |
120 10' 2' |
300 0' 2' |
121 4' 2' |
301 2' 2' |
5 |
óty |
585 |
120 54' 2' |
300 60' 2' |
121 8' 2' |
301 4' 2' |
6 |
óty |
585 |
120 42' 2' |
300 50' 2' |
121 4' 2' |
301 4' 2' |
7 |
zielony |
540 |
121 20' 2' |
301 12' 2' |
120 20' 2' |
300 20' 2' |
8 |
zielony |
540 |
122 10' 2' |
302 14' 2' |
121 24' 2' |
301 30' 2' |
9 |
zielony |
540 |
122 4' 2' |
302 6' 2' |
121 22' 2' |
301 30' 2' |
10 |
fioletowy |
433,3 |
122 12' 2' |
302 18' 2' |
121 48' 2' |
301 50' 2' |
11 |
fioletowy |
433,3 |
124 42' 2' |
303 52' 2' |
121 52' 2' |
301 52' 2' |
12 |
fioletowy |
433,3 |
124 24' 2' |
304 32' 2' |
121 48' 2' |
301 46' 2' |
Wnioski.
Dowiadczenie oznaczone symbolem C 9/10 pozwolio nam na praktyczne poznanie metody wyznaczania dyspersji optycznej , która wraz ze znajomoci pewnych zasad teoretycznych zwizanych ze wiatem doprowadzia nas do powyszych wyników bada.
Poraz kolejny udowodnione zostao zjawisko zaamania wiata , które w tym przypadku zmieniao swój kierunek przy przejciu przez granic dwóch orodków . Obliczony zosta równie kt amicy pryzmat, oraz wspóczynnik zaamania n , a take kt najmniejszego odchylenia dla poszczególnych lini neonu , kt martwy .
Podsumowujc dowiadczenie zapoznao nas z nieznanymi nam dotychczas metodami wyznaczania dyspersji optycznej jednoczenie pogbiajc nasz wiedz zwizan ze struktur wiata i dowodzc ,e posiada ono bardzo zoon budow.