Ćwiczenie nr 76
TEMAT: Wyznaczanie współczynnika załamania szkła za pomocą
spektrometru.
Cel ćwiczenia:
Pomiar kąta łamiącego i minimalnego odchylenia pryzmatu, wyznaczenie współczynników załamania światła dla szkła w funkcji długości fali oraz wyznaczenie dyspersji światła.
Wprowadzenie:
Podstawowym pojęciem, jakim posługuje się optyka geometryczna, jest pojęcie promienia świetlnego. Przez promień świetlny rozumiemy bardzo wąską wiązkę światła, której oś wyznacza kierunek rozchodzenia się energii promienistej. Długość fal od ![]()
do ![]()
to widmo promieniowania widzialnego. Długofalowa granica tego widma to granica czerwona, krótkofalowa - to granica fioletowa. Między nimi znajdują się wszystkie widzialne barwy widmowe z sześcioma barwami zasadniczymi i około 160 różnymi odcieniami barwnymi.
Widmo promieniowania widzialnego graniczy od strony fal długich z podczerwienią sięgającą do około ![]()
, a od strony fal krótkich - z nadfioletem sięgającym do około ![]()
.
Część widzialna promieniowania wraz z sąsiadującymi z nią podczerwienią i nadfioletem występuje w widmie promieniowania cieplnego (termicznego) każdego ciała stałego ogrzanego do dostatecznie wysokiej temperatury. Można się o tym przekonać rzucając wiązkę promieniowania termicznego na ścianę pryzmatu.
Załamaniu światła w pryzmacie towarzyszy zjawisko rozszczepienia, wynikające z zależności prędkości światła w danym ośrodku, a więc i zależności współczynnika załamania danego ośrodka od długości fali. Rzucając na ekran widmo promieniowania termicznego silnie ogrzanego ciała otrzymujemy ciągłą białą wstęgę ( tzw. widmo ciągłe ), której część czerwona jest najmniej odchylona, a część fioletowa jest najbardziej odchylona od pierwotnego biegu wiązki.
Dane:
Dane spektralne źródeł :
Światło rtęciowe :
Linia fioletowa λ = 407,78 nm;
Linia niebieska λ = 435,83 nm;
Linia niebiesko-zielona λ = 491,60 nm;
Linia żółta λ = 576,96 nm;
Linia żółta λ = 579,07 nm;
Linia czerwona λ = 623,41 nm;
Światło kadmowe :
Linia indygo λ = 467,10 nm;
Linia niebieska λ = 480,00 nm;
Linia zielona λ = 508,80 nm;
Linia czerwona λ = 643,80 nm;
Światło sodowe :
Linia żółta λ = 589,80 nm;
Wyznaczanie kąta łamiącego pryzmatu :
Odczytujemy kąty ![]()
, ![]()
odpowiadające kierunkom prostopadłym do płaszczyzn pryzmatu, a następnie podstawiamy otrzymane wyniki pomiarowe do wzoru:
![]()
Układ pomiarowy :

Wartości zmierzone

Kąt łamiący wynosi :
![]()
Wyznaczanie kątów minimalnego odchylenia dla wybranych linii widmowych :
Oświetlamy szczelinę kolimatora światłem wybranej lampy spektralnej. Ustawiamy badany pryzmat na stoliku przyrządu spektralnego tak, aby odchylał bieg promieni świetlnych i obserwujemy otrzymane widmo gołym okiem. Z widma wybieramy prążek do pomiaru. Obracamy powoli stolik z pryzmatem w takim kierunku, aby prążek przesuwał się w stronę mniejszego odchylenia. Prążek będzie się przesuwał tylko do pewnego miejsca, a następnie będzie zawracał, mimo dalszego obracania pryzmatu w tym samym kierunku. Odczytujemy wartości kąta odpowiadającego kierunkowi minimalnego odchylenia.

Układ pomiarowy :
Wartość kąta ![]()
dla badanej linii widmowej wyznaczamy z zależności :
![]()
Wzór na współczynnik załamania światła :

Tabela pomiarów :
Lampa |
Linia |
|
|
|
|
|
|
( ° ) |
( ° ) |
|
( ° ) |
Kadmowa |
Niebieska |
225,13 |
164,54 |
1,65 |
30,29 |
Kadmowa |
Zielona |
224,40 |
165,05 |
1,64 |
29,67 |
Kadmowa |
Czerwona |
224,35 |
165,41 |
1,64 |
29,47 |
Kadmowa |
Indygo |
224,54 |
165,04 |
1,64 |
29,75 |
Rtęciowa |
Fioletowa |
225,33 |
158,27 |
1,71 |
33,53 |
Rtęciowa |
Niebieska |
225,22 |
159,06 |
1,70 |
33,08 |
Rtęciowa |
Żółta |
225,00 |
160,37 |
1,69 |
32,31 |
Rtęciowa |
Czerwona |
224,57 |
160,53 |
1,67 |
32,02 |
Rtęciowa |
Zielono-niebieska |
225,06 |
159,50 |
1,68 |
32,78 |
Sodowa |
Żółta |
244,00 |
173,00 |
1,75 |
35,50 |
Strona 2
Strona1