Лабораторная работа 18.

Определение показателя преломления и дисперсии призмы с помощью гониометра

Цель работы: освоить метод определения показателя преломления вещества призмы по наименьшему углу отклонения и изучить зависимость показателя преломления от длины волны света.

Задачи исследования: освоить принцип действия гониометра и определить показатели преломления для различных длин волн

 

Зависимость показателя преломления от частоты света (или длины волны) называется дисперсией. Измеряя показатель преломления n для различных длин волн, можно найти зависимость n = f (l), т.е. получить дисперсионную кривую.

Для бесцветных прозрачных веществ n в видимой области уменьшается с увеличением длины волны (d n /d l < 0). Такой характер дисперсии называется нормальным. Задолго до появления электронной теории дисперсии Коши получил теоретическую зависимость n = f (l):

,

где а, b и c постоянные для данного вещества величины, определяемые экспериментальным путем.

Во многих случаях можно ограничиться первыми двумя случаями, полагая:

. (1)

В работе дается метод определения показателя преломления стекла по углу наименьшего отклонения параллельного пучка монохроматического света, прошедшего через призму.

Пусть на одну из поверхностей призмы с показателем преломления n падает луч под углом a (рис.1). Угол между преломляющими поверхностями обозначим через А.

Рис.1. Ход лучей в призме

Угол между продолжениями падающего и вышедшего под углом b лучей обозначим через j. Величина угла отклонения зависит от угла падения. Можно показать (см., например, Н.М.Годжаев, Оптика, М., 1977, стр. 190), что при симметричном ходе лучей в призме (a = b) угол j принимает минимальное значение. Обозначим его через j_min. Величины n, А и j_min связаны между собой следующим соотношением:

. (2)

Таким образом, измерение показателя преломления сводится к измерению углов А и j_min.

Определение показателя преломления призмы можно провести с помощью гониометра – оптического прибора, предназначенного для точного определения углов отклонения лучей.