Лабораторная работа 3 Тема- Дисперсия света Цель- Ознакомиться с явлением дисперсии белого света в п
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Лабораторная работа №3
Тема: Дисперсия света
Цель: Ознакомиться с явлением дисперсии белого света в призме. Изучить отклонение монохроматических лучей в призме в зависимости от угла призмы.
Оборудование: Призма, линзы, экран, источник света.
Теория
Дисперсией света называется зависимость показателя преломления n от частоты v (длины волны λ) света (или зависимость фазовой скорости ϑ световых волн от частоты v).
Следствием дисперсии является разложение в спектр пучка белого света при прохождении его через призму. Дисперсия проявляется лишь при распространении немонохроматических волн.
Рассмотрим дисперсию света в призме. Пусть монохроматический луч под углом падает на призму с показателем преломления n и преломляющим углом A. После двукратного преломления на левой и правой гранях призмы луч отклоняется на угол φ.
Если углы A и (а значит и , и ) малы, то
Поскольку
то
откуда
Поэтому –угол отклонения лучей призмой тем больше, чем больше преломляющий угол призмы.
Величина называется дисперсией вещества. Для всех прозрачных веществ показатель преломления уменьшается с увеличением длины волны:
(см. рисунок). Такая дисперсия называется нормальной (или отрицательной). Вблизи линий и полос сильного поглощения ход кривой n(λ) –кривой дисперсии –обратный:
Такая дисперсия называется аномальной. На явлении нормальной дисперсии основано действие призменных спектрографов. Угол отклонения лучей призмой зависит от показателя преломления, который в свою очередь, зависит от длины волны. Поэтому призма разлагает белый свет в спектр, отклоняя красные лучи (длина волны больше) слабее, чем фиолетовые (длина волны меньше).
Электронная теория дисперсии
Электронная теория дисперсии Лоренца рассматривает дисперсию света как результат взаимодействия электромагнитных волн с заряженными частицами, входящими в состав вещества и совершающими вынужденные колебания в переменном электромагнитном поле волны.
Абсолютный показатель преломления среды
где ε –диэлектрическая проницаемость среды, μ –магнитная проницаемость. В оптической области спектра для всех веществ , поэтому
Согласно теории Лоренца, дисперсия света –следствие зависимости ε от частоты (длины волны) световых волн. По определению
где χ –диэлектрическая восприимчивость среды, –электрическая постоянная, P и E –мгновенные значение поляризованности и напряженности внешнего электрического поля.
В оптической области спектра частота колебаний электрического поля световой волны высока (), поэтому ориентационная поляризация диэлектриков несущественна, и главную роль играет электронная (деформационная) поляризация –вынужденные колебания электронов под действием электрической составляющей поля световой волны.
Пусть вынужденные колебания совершает только одни внешний, слабо связанный с ядром атома, электрон –оптический электрон. Его наведенный дипольный момент:
где e –заряд электрона, x –смещение электрона под действием электрического поля световой волны.
Мгновенное значение поляризованности:
где –концентрация атомов в диэлектрике. Отсюда:
Пусть внешнее поле E изменяется по гармоническому закону:
Тогда уравнение вынужденных колебаний электрона (без учета силы сопротивления, обуславливающей поглощение энергии падающей волны):
где –амплитудное значение силы, действующей на электрон со стороны поля волны, –собственная частота колебаний электрона, m –масса электрона.
Решение этого уравнения:
Где
Поэтому:
Полученная зависимость выражает явление дисперсии:
График этой зависимости приведен на рисунке. Разрыв n вблизи обусловлен тем, что не учтены силы сопротивления среды (поглощение электромагнитных волн средой).
Если учесть поглощение, то в области зависимость задается пунктирной линией AB –это область аномальной дисперсии (n убывает с ростом ω). Остальные участки описывают нормальную дисперсию (n растет с ростом ω).
В общем случае, если в веществе имеются различные заряды с массами , совершающие вынужденные колебания с различными собственными частотами , то
и кривая имеет особенности вблизи каждой собственной частоты .
Порядок выполнения работы
- Рассмотрите ход лучей при разложении белого света в спектр.
- Установите длину монохроматического света 350 нм.
- Изменяя угол α призмы от 30° до 75° с шагом 5°, определите значения углов β1 (угол между падающим лучом и перпендикуляром к призме) и β2 (угол между выходящим из призмы лучом и перпендикуляром к грани призмы).
- Определите по графику значение n0 (показатель преломления обыкновенного луча в кристаллическом кварце).
- Занесите данные в таблицу.
λ=____нм. Цвет монохроматического света: _________
|
α |
|||||||||
|
β1 |
|||||||||
|
β2 |
|||||||||
|
n0 |
- Постройте графики зависимости α(β1) и α(β2) для данной длины волны.
- Проделайте пункты 2-6 для монохроматического света длиной волны: 450нм, 495нм, 550нм, 580нм, 600нм и 700нм.
- Сделайте вывод по работе.
2. Отдел сине-зеленые водоросли
3. УЦПР Столяров И
4. Средняя общеобразовательная школа 1 Классный час 12 апреля ~ День космонавтики
5. Тема 12 Философская антропология и гносеология лекция 2ч
6. Возникновение и развитие финансов Финансы ~ объективная экономическая категория связанная с системой де
7. На уровне Beginner обучение начинается с нуля.html
8. правовые формы предприятий
9. по теме- ldquo;Методика обследования органов пищеварения
10. Аграрная реформа Столыпина и ее последствия для экономики России
11. Отчет по лабораторной работе ’3 по дисциплине Материаловедение
12. УТВЕРЖДАЮ РЕСТОРАН СТАНДАРТ СЕРВИРОВКИ СТОЛА НА ОБСЛУЖИВАНИЕ БАНКЕТОВ ФУРШЕТО
13. Факуль
14. ва Мин
15. 1МЕТОДИКА КАК НАУКА Методика представляет собой одну из педагогических наук
16. Автотранспортное страхование.html
17. . Окно в интерактивной программе которое владеет такими элементами как поля ввода и редактирования данных
18. модуль MSGrph в который передаются все исходные данные для построения диаграммы с помощью механизма обмена да
19. МУГРИНОВИЧ ПСИХОЛОГИЯ РЕЛИГИИ М
20. Зависимость от оценки