Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

Оптикалық шынының ҚАЛЫҢДЫҒЫН зерттеу

 

Жұмыстың мақсаты

Оптикалық шынының әртүрлі толқын ұзындықтарындағы мәнін анықтау және дисперция қисығын тұрғызу

 

Ысқаша теориялық кіріспе

Жарықтың дисперциясы деп сыну көрсеткішінің толқын ұзындығы немесе электромагниттік жарық толқындарының жиілігінен тәуелділігін атау келісілген. Бұл құбылыс толқын ұзындықтары әртүрлі толқындардың затта түрлі фазалық жылдамдықпен таралуы арқылы түсіндіріледі. Заттың сыну көрсеткіші вакуумдағы фазалық жарық жылдамдығының ортадағы жылдамдыққа қатынасы арқылы анықталады . Егер ортадағы жарық жылмдамдығының мәні толқын ұзындығынан тәуелді болса, онда сыну көрсеткішінің мәні де толқын ұзындығынан тәуелді болуы тиіс. Заттың дисперциясы деп қатынасын айтамыз, мұндағы λ - вакуумдағы жарықтың толқын ұзындығы. Дисперция құбылысы барлық электромагниттік толқындардың ұзындығы бірдей болатын вакуумнан басқа кез келген ортада байқалады.

Сыну көрсеткішінің мәнін анықтауда қолданылатын әдістердің барлығын (призмадағы сыну, толық ішкі шағылу, интерференциялық әдістер) дисперция құбылысын анықтау үшін де қолдануға болады.

Бұл жұмыста призма түріндегі оптикалық шынының сыну көрсеткішінің мәні анықталады. Ақ жарықтың призмадан өткенде спектрлерге бөлінуі дисперсия құбылысы болып табылады. Толқын ұзындықтары әртүрлі жарық сәулесі екі мөлдір орта шекарасында бірдей сыну көрсеткішіне ие болмайды, себебі .

Оптикалық призмаға бұрышымен түскен сәуленің бастапқы бағытынан ауытқу мәні мен призманың сындырушы бұрышы А және сыну көрсеткішінің арасында өзара байланыс бар. Бұл жұмыста осы әдіс қолданылады.

12.1-сурет. Призмаға белгілі бір бұрышпен түскен сәуленің схемасы

 

Призмаға сәуле белгілі бір бұрышпен түсірілген жағдайда, сәулелердің ауытқу мәні кіші мәнге ие болады және кіші бұрыштық ауытқу деп аталады . Бұл жағдайда призмаға түскен сәуле бұрышы мен одан шыққан сәуленің бұрышы өзара тең болады (12.1-сурет) немесе сәуле призманың табанына параллель болады. Осы жағдай үшін , А және мәндерінің арасындағы байланысты анықтайық.

Призманың сәуле кіруші жағының шекаралық бетіне арналған сыну заңы келесі түрде анықталады: . 12.1-суретті ескеретін болсақ, , , , төртбұрышынан . Бұдан . Жоғарыдағы сыну заңына және мәндерін қоя отырып, келесі өрнекті аламыз.

(12.1)

Формуладан көріп отырғанымыздай жұмысты орындау үшін әртүрлі жарық толқындары үшін А және мәндерін ғана өлшеу жеткілікті.

 

Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

Тәжірибелік қондырғының жалпы түрі 12.2-суретте көрсетілген. Қондырғы екі құраушы бөліктен құралған. Оған қаптамадағы сынапты шам түріндегі жарық көзі (1), бағанадағы МГД 2,5*17,5 типті коллиматор (2) және арнайы бақылаушы тұрбасы (6) бар гиниометриялық үстелше (5) орнатылады. Шамның сыртқы қаптамасында саңылауша орнатылатын арнайы ойық бар. Арнайы магниттері бар зерттелінетін объект (призма) түзеткішке бекітіліп, гониометриялық үстелшеге орнатылады. Үстелшенің бұрылу бұрышының мәнін есептеу арнайы ионусты есептеуге арналған шкала бойынша жүргізіледі. Ойықты толтырып тұратын сынапты лампадан бөлінетін жарық коллиматор арқылы параллельді шоққа түрлендіріліп, гониометр үстелшесінде орнатылған призмаға бағытталады. Ауытқушы жарық сәулесін «шексіздікке» фокусталып бапталған бақылаушы тұрба көмегімен визуальды түрде бақылауға болады. Бұл ойық кескінін қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Жарық шоғының ауытқу бағыты үстелшенің есептік шкаласы бойынша өлшенеді. Бүтін градустарды нөлдік нонисқа қарсы лимба шкаласы бойынша жүргізіңіз. Бұл мәліметтерге нониус шкаласы бойынша (лимба шкаласына сәйкес келетін нониустың бірінші бөлінуі) өлшеніп алынған ондық бөлік көрсеткіштерін қосу қажет.

12.2-сурет. Тәжірибелік қондырғының жалпы түрі

 

Шамның спектрінде сынап және гелий буларына сәйкес келетін жолақтар бар. Толқын ұзындықтары қосымшада келтірілген. Жолақтардың барлығы визуальды түрде көрінбеуі мүмкін.