Теоретическое описание

Лабораторная работа № 3.15

ДИСПЕРСИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ – определение показателей преломления оптического стекла для различных длин волн и построение кривой дисперсии.

Теоретическое описание

Дисперсией света принято называть зависимость показателя преломления от длины волны или от частоты электромагнитных световых колебаний. Это явление объясняется разной фазовой скоростью распространения в веществе световых волн различной длины. Показатель преломления вещества представляет собой отношение фазовой скорости света в пустоте к скорости его в данной среде Если скорость света в среде зависит от длины волны, то и показатель преломления среды должен зависеть от длины волны. Дисперсией вещества называют отношение , где – длина волны света в вакууме. Дисперсией обладают практически все прозрачные среды, кроме вакуума, где скорость распространения всех электромагнитных волн любой длины одинакова.

Всякий метод, который применяется для определения показателя преломления (преломление в призмах, полное внутреннее отражение, интерференционные методы), может служить для обнаружения явления дисперсии.

В данной работе измерение показателей преломления производится для оптического стекла, имеющего форму призмы. Разложение белого света в спектр при прохождении его через призму вызвано явлением дисперсии. Свет разных длин волн (разного цвета) неодинаково преломляется на границе двух прозрачных сред, так как .

Для оптической призмы существует связь угла отклонения лучей призмой от их первоначального направления с показателем преломления стекла призмы , преломляющим углом призмы А и углом падения лучей на призму . Используя эту зависимость, можно определить показатели преломления вещества призмы. Данный метод и применяется в работе.

При некотором определенном угле падения лучей на призму угол отклонения лучей призмой принимает наименьшее и носит название угла наименьшего отклонения . В этом случае угол падения лучей на призму (рис. 1) равен углу их выхода из призмы, то есть луч в призме идет параллельно основанию. Установим для этого случая связь .

Запишем закон преломления света для входной грани призмы . Из рис. 1 следует, что из четырехугольника NKCM, . Отсюда . Подставляя значения и в закон преломления, получаем

.

Рис. 1. Ход луча в стеклянной призме.

Из формулы видно, что в работе должны быть измерены углы и для различных длин волн и затем рассчитаны значения показателя преломления.