Magdalena Młodzianowska

Wydział Mechaniczny

Rok II AiR

Magdalena Młodzianowska

Wydział : Mechaniczny

Kierunek : Automatyka i Robotyka

Rok : II

Data ćwiczenia : 12.03.1998

Prowadząca : dr L. Lewowska

Ćwiczenie nr 76

TEMAT: Wyznaczanie współczynnika załamania szkła za pomocą

spektrometru.

1)    Cel ćwiczenia:

Pomiar kąta łamiącego i minimalnego odchylenia pryzmatu, wyznaczenie współczynników załamania światła dla szkła w funkcji długości fali oraz wyznaczenie dyspersji światła.

2)    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.

3)    Dane:

Dane spektralne źródeł :

·        Światło rtęciowe :

Ø     Linia fioletowa                         l = 407,78 nm;

Ø     Linia niebieska                         l = 435,83 nm;

Ø     Linia niebiesko-zielona        l = 491,60 nm;

Ø     Linia żółta                                          l = 576,96 nm;

Ø     Linia żółta                                          l = 579,07 nm;

Ø     Linia czerwona                                          l = 623,41 nm;

·        Światło kadmowe :

Ø     Linia indygo                                          l = 467,10 nm;

Ø     Linia niebieska                                          l = 480,00 nm;

Ø     Linia zielona                                          l = 508,80 nm;

Ø     Linia czerwona                                          l = 643,80 nm;

·        Światło sodowe :

Ø     Linia żółta                                          l = 589,80 nm;

4)    Wyznaczanie kąta łamiącego pryzmatu :

Odczytujemy kąty , odpowiadające kierunkom prostopadłym do płaszczyzn pryzmatu, a następnie podstawiamy otrzymane wyniki pomiarowe do wzoru:

a)                             Układ pomiarowy :

b)                            

Wartości zmierzone

Kąt łamiący wynosi :

5)    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.

a)                

Układ pomiarowy :

Wartość kąta dla badanej linii widmowej wyznaczamy z zależności :

Wzór na współczynnik załamania światła :

b)                 Tabela pomiarów :