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).

Для 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 напризму. 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 і ₁ та і ₂, 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.