ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН С ВЕЩЕСТВОМ

Б есплатно
М ИНИСТЕРСТВО
ВЫ С Ш ЕГО И С Р Е Д Н Е Г О
О Б Р АЗО ВАНИ Я РСФСР
СПЕЦИАЛЬНО ГО
КУЙБЫШЕВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ имени академика С. П. КОРОЛЕВА
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
С ВЕЩЕСТВОМ
Утверждено
редакционно-издательским
советом института
в качестве методических
указаний к лабораторным
работам № 3-14, 3-15, 3-16
для студентов
КУЙБЫШ ЕВ 1985
П усть луч падает на призм у под углом a i. П о выходе из приз­
мы луч оказывается отклоненным на некоторый угол б (по отно­
шению к первоначальному направлению ) и выходит из призмы
под углом яг- И з рис. 2 видно, что
6
=
CCj —
P i
+
GC.0 —
(Ь
.
Оказывается, что угол отклонения б зависит от угла падения
луча cti на грань призмы. Эта зависимость выражается кривой
(рис. 3 ). И з рис. 3 видно, что угол отклонения б м ожет иметь наи­
меньшее значение — бот;п > которое получается тогда, когд а луч
света внутри призмы идет параллельно основанию призмы. Если,
призма равнобедренная (А В — А С ), в этом случае угол падения
луча cci равен у гл у выхода oq.
£
Соотношение (2) м ожет быть использовано для определения
показателя преломления призмы. Если экспериментально опреде­
лить угол наименьшего отклонения для средней л, то м ож но по
соотношению (2 ), зная преломляющий угол призмы <р, определить
средний показатель преломления стекла призмы.
Целью данной работы являются:
определение преломляющего угла призмы методом отражения;
определение среднего показателя преломления призмы по из­
мерению преломляющего угла призмы и угл а наименьшего откл о ­
нения.
1
О П И С А Н И Е П РИ БО РА
В данной работе для измерения преломляющего угла призмы
и угл а наименьшего отклонения луча призмой используется гониометрспектрометр ГС -5 (рис. 4).
Т
К
оL.
Рис. 2
Р и с. 3
О пы т и расчеты показываю т, что когда луч идет под углом
наименьш его отклонения 6 min, изображение спектра в спектраль­
ном аппарате получается наиболее качественным и четким. П о ­
этому для исклю чения всевозможных искаж ений спектра призму
в спектральны х аппаратах устанавливаю т под углом наименьшего
отклонения. У го л наименьшего отклонения зависит та кж е от па­
раметров призмы — преломляющего угла ср и показателя прелом­
ления призмы , а п определяется через соотношение
Ф+ б
sin
п =
—
.
п
Ф
-----
|
(2)
sin—2И з соотношения (2) видно, что угол наименьшего отклонения
для данной призмы зависит от длины волны через показатель пре­
ломления д. Т аким образом, для ка ж д о й д, угол наименьшего от­
клонения свой, определенный.
Н а призм у обычно падает ка ко й-то интервал длин волн. В та ­
ком случае, угол наименьшего отклонения рассчитывается для
средней длины волны, т. е. та кой Я, для которой п имеет среднее
значение.
2
Р яс. 4
Он состоит из коллиматора К , алидады А и зрительной трубы Т.
В центре алидады помещается предметный столик С, который
м ожет вращаться. С вращением столика связан скры ты й внутри
прибора стеклянный лимб, на поверхности которого нанесена к р у ­
говая ш кала с делениями. Н а столик ставится призма.
Коллиматор К представляет^ собой трубу, снабженную объек­
тивом и щелью. Р егулировка щели коллиматора осуществляется
3
По формуле (2) рассчитать показатель преломления.
Результаты измерений и расчеты занести в таблицу.
№
п/и
Линия
Фа
Ф1
фг—Ф1
2“
Ф
в2
в,
6 min
б min
Ф 4-6
. ¥
sm-2- sin
2
п
1
2
3
Р и с. 7
1 амш,ЛЯН яп„РяИТеЛЬН0Й трубы М0ЖН0 йабл!<>дать спектр неоновой
иат, с п е к Г РЧп
зрительнУ>„° ^ У б у на проходящий л /ч и „абл ю
дать спектр, Зрительную труоу установить та к чтобы спектп firm
посредине поля зрения окуляра. П ерекрестие’ нитей установить
не т У я 3 ЯрКИХ красны х лииий в середине спектра (положен е / / ) . Закрепить зрительную трубу заж им ны м винтом 2 Следуе г заметить, что в положении / I луч внутри призмы идет не па
л1н^ыйЬлуч0м
е Г нне
е ппод
п ПРИЗМЫ
(РИС‘ ?)
ТаКИМ
обРазому идет
углом наименьшего
отклонения
б пРелом•
Л ли
нахождения б т1п фиксируем глаз на выбранной к р а с н о й ^ и н ш
спектра. О тпускаем зажимны е винты 3, ю \ медленно повопач
Г п р и з м Т ИШелКОпавалЛИК ° " ризмой т а к ' чтобы преломленный луч
В призме шел параллельно основанию. Скорее всего это будет
ращение столика с призмой по часовой стрелке, к а к указано на
шаться К о г Г ° М вращении спе ктР в поле окуляра начнет переме? е I
f f , У1° Л откл о‘гения Достигнет наименьшего значения
• У будет идти параллельно основанию, спектр остановится'
затем начнет возвращаться назад, несмотря на то? ™ м Г и р о
должаем поворачивать столик с призмой в ту же сторону — по
часовой стрелке.
•
у
^щ нш у
гю
Очевидно, что перемещение спектра происходит в соответствии
зависимостью б от « {рис. 3). М омент остановки спектра и соот­
ветствует угл у наименьшего отклонения. *
^ л " Г Г КГ0 т т ~
Затем снять со столика призму, открепить винт 2. Повооачивая зрительную трубу, совместить изображение щели с перекрес
тием сетки окуляра и сделать отсчет 0 2
перекрес4. Вычислить угол наименьшего отклонения для выбпяиной
средней спектральной линии по формуле б 1Пах — 0 2
01.
*
КО Н Т Р О Л Ь Н Ы Е ВОПРОСЫ
1) В чем заключается явление дисперсии света?
2) Что называется дисперсией света?
3) В каком случае дисперсию вещества называют нормальной,
а в каком аномальной?
4) Ч то называется углом наименьшего отклонения и прелом­
ляющ им углом призмы?
5) О т чего зависит показатель преломления призмы?
6) К аково устройство гониометра?
7) К а к получаются параллельные лучи, падающие на призму?
8) К а ко в ход белого луча, прошедшего сквозь призму?
9) С какой точностью и к а к измерялись углы?
, 10) К а к определяется экспериментально угол наименьшего
отклонения?
1
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Ландсбсрг Г. С. Оптика. — М.: Н аука, 1976, гл. IX , в 50, гл. X X V III,
№ 154— 156,
2. Савельев И. В. К ур с общей физики. —- М.: Н аука, 1968, т. 3, § 43, 45.
3. Яворский Б.
М., Детлаф А. А
К ур с общей физики. — М .: Высшая
школа, 1971, т. 3, § 7.1, 7.2.
Лабораторная работа № 3-15
И С С Л Е Д О В А Н И Е С П ЕКТРО В П О ГЛ О Щ Е Н И Я
РАСТВОРОВ С ПОМ ОЩ ЬЮ ФОТОМЕТРА
'
П р и б о р ы и п р и н а д л е ж н о с т.и: горизонтальны й фото­
метр типа ФМ.С-56, набор кю вет, исследуемый раствор.
ПО ГЛОЩ ЕНИЕ
СВЕТА
П р и прохождении светового пучка сквозь вещество его интен­
сивность уменьшается вследствие превращ ения световой энергии
в различные формы внутренней энергии вещества и в энергию
вторичного излучения атомов. Уменьшение энергии световой вол­
ны, происходящее по мере проникновения ее в глубь вещества,
получило название поглощ ения света. О пы т показывает, что ин­
тенсивность света на пути dx убывает пропорционально величине
этого пути и величине самой интенсивности:
Составители: Маргарита Александровна Левченко,
Татьяна-Сергеевна Соломенна •
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛО М ЛЕНИЯ
С Т Е К Л Я Н Н О Й П Р И З М Ы П Р И П О М О Щ И ГО Н И О М Е Т Р А
Редактор Т. К . К р е т и н и н а
Техн. редактор Н . М . К а л е н ю к
Корректор Н . С. К у п р и я н о в а
Сдано в набор 16.10.85 г.
П одписано в печать 28.11.85 г.
Формат 6 0 x 8 4 1/16. Бум ага оберточная.
Гарнитура литературная. Печать высокая.
Уел. п. л. 0,5. Уч.-изд. л. 0,4. Заказ 842.
Т. 2000 экз. Бесплатно.
Куйбы ш евский ордена Трудового Красного Знамени
авиационный институт имени академика С. П. Королева,
г. Куйбыш ев, ул. Молодогвардейская, 151.
Тип. УЭЗ К у А И , г. Куйбышев, ул. Ульяновская, 18.
d l = — a l dx ,
(1)
где а — коэффициент поглощения, который зависит от свойств по­
глощ аю щ его вещества и длины волны.
П усть на входе в поглощ аю щ ий слой интенсивность света рав­
на 10. Н айдем интенсивность 1 света, прошедш его слой вещества
толщ иной х. Д л я этого проинтегрируем выражение (1 ), предва­
рительно разделив переменные:
I
X
I dxh
о
В результате получим I n / — In 10 = — а х ->откуда
/ = / 0 е~ах.
(2)
Соотношение (2) носит название закона Бугера. Ф изический смысл
коэффициента поглощ ения легко установить, преобразовав урав­
нение (2) к следующему виду:
« =
Если
/ 0 / / = е,
то
4
- in
4
.
а = 1/ х .
1
Т а ким образом, коэффициент поглощ ения света есть величина,
обратная толщине слоя, при прохождении которого интенсивность
света убывает в е раз. Зависимость коэффициента поглощения
от длины волны имеет слож ны й характер: в спектре сущ ествуют
довольно узки е области сильного поглощ ения (большие значе­
ния а ), в то время к а к в д р уги х частях спектра заметного ослаб­
ления света нет.
Если белый свет с непрерывным спектром пропустить через
поглощ ающ ее вещество, а прошедший свет разлож ить в спектр, то
в областях сильного поглощ ения в спектре появятся темные поло­
сы или линии. Т акой спектр называется спектром поглощения.
Ж и д ко сти и твердые тела даю т ш ирокие полосы поглощения,
коэффициент поглощ ения газов к паров при н и зки х давлениях
почти для всех длин волн очень мал (практически равен нулю ) и
только для у з ки х областей ш ириной в несколько сотых ангстрема
он достаточно велик. В спектре поглощ ения газов и паров при
низком давлении имеются у зки е темные линии. Они располагаются
в тех местах, где л е ж а т светлые линии в спектре излучения газа
или пара (обращение спектральны х л и ни й). В разреженны х газах
или парах атомы вещества находятся далеко д р у г от д руга и почти
не взаимодействуют. П о мере повышения давления газов м акси ­
мумы поглощения, первоначально очень узкие, все более расш и­
ряются и при высоких давлениях спектр поглощения газов пр и ­
ближается к спектру поглощения жидкостей. Этот ф акт у ка з ы ­
вает на то, что расширение полос поглощ ения есть результат вза­
имодействия атомов д р у г с другом . В слабых растворах, т. е. когда
взаимодействие молекул растворенного вещества мало, коэффи­
циент поглощения оказы вается пропорциональным концентрации
раствора С :
a ~ k С,
где k — новый коэффициент, не зависящий от концентрации и х а ­
рактерный для молекул поглощ аю щ его вещества.
В этом случае закон Бугера приобретает вид
I = h e~kCx .
т = / / /о
.
Согласно за ко н у Бугера, коэффициент пропускания т связан с к о ­
эффициентом поглощ ения а соотнош ением :
т = - у — — е~ ах.
0
Величина £) = — l g T называется оптической плотностью вещества:
D = — lg — p = — lg
= ах lg е =
О птическая плотность характеризует поглощение вещества и
та кж е является функцией длины волны. Измерения выполняются
с помощью горизонтального фотометра типа Ф М С -56. О птическая
схема прибора изображена на рис. 1.
Рис. 1
(3)
З акон Бугера м ожно использовать для определения концентра­
ции поглощ аю щ его вещества путем фотометрических измерений,
которые м ож но выполнить с большой степенью точности. Этим
приемом часто пользую тся в лабораторной и промышленной п р а к­
ти ке для быстрого определения концентрации растворов, химиче­
ский анализ которы х оказывается очень сложным.
О П И С А Н И Е П РИ Б О Р А И М Е Т О Д А И З М Е Р Е Н И Я
В данной работе исследуется зависимость коэффициента про­
пуска н ия т и оптической плотности D растворов красителей от
2
длины волны падающ его света. Кривы е, изображ аю щ ие т а к у й
зависимость, называются спектральны ми кривы м и пропускания
или поглощения.
Коэффициент пропускания м о ж но выразить к а к отношение
интенсивности света, прошедшего через раствор /, к интенсивности
света, входящ его в раствор / о :
П у ч о к света от лампы осветителя / раздваивается зеркалам и
2, после чего ка ж д а я часть проходит через конденсор, состоящий
из объектива 3 и м атового стекла 4, отверстия столика 5 с кю ве­
тами, и регулируемые диаф рагмы 6. После диаф рагм обе части
объединяются с помощ ью оптических призм 7 и направляются
в бипризм у 8. П ройдя сменный фильтр 9, свет попадает в о к у ­
ляр 10. Наблюдатель видит в окул яр два поля зрения с резкой
границей раздела (грань бипризм ы ). Левое поле зрения освещено
световым пучком , прошедшим через правую диаф рагму фотометра,
а правое поле зрения — пучком , прошедшим через левую диаф­
рагм у. И зм еняя отверстие ка ж д о й диаф рагмы, т. е. сечение соот­
3
ветствую щ его пучка, м ож но изменять яркость любой половины
поля зрения. Это позволяет производить фотометрическое сравне­
ние интенсивности обоих световых пучков.
Если один из пучков имеет меньшую интенсивность, чем д р у­
гой, например, за счет поглощ ения в стоящей на его пути кювете
с раствором, то уменьшая отверстие диаф рагмы на пути второго
пучка, м ож но уравнять яркость обоих полей. П о величине измене­
ния отверстия диаф рагмы м ож но определить относительную ин­
тенсивность обоих световых пучков. Сменные фильтры, помещен­
ные перед окуляром, позволяю т производить эти измерения в раз­
личных спектральны х участках. К о н стр укц и я раздвижной диаф­
рагм ы изображена на рис. 2. Полное откры тие диаф рагмы происходит за один оборот барабана.
Д иаф рагм а
полностью
откры та, когда две ее по­
ловины не наклады ваю тся
д р у г на друга, а лиш ь со­
прикасаю тся, образуя кв а ­
дратное отверстие. И нтен­
сивность света, проходящ е­
го через диаф рагму, про­
Z по л о ж е ни е
порциональна площади от­
верстия.
Отверстие диаф­
Рис. 2
рагм ы изменяется вращ е­
нием барабана. Черная ш кала барабана проградуирована таким
образом, что ее показания пропорциональны интенсивности про­
ходящ его света.
Если при измерении поглощ ения раствор помещен в одном
пучке, диаф рагма котор ого стоит на делении 100, и поворотом
второго барабана уравнены яркости обоих полей, то отсчет по чер­
ной ш кале дает непосредственно коэффициент пропускания раство­
ра т, вы раж енны й в процентах. Отсчет по красной ш кале дает
оптическую плотность раствора D.
Д л я получения спектральной кривой пропускания или оптиче­
ской плотности используются фильтры 9, укрепленные в револьвер­
ном диске. Область пр опускания этих фильтров довольно узка,
т а к что при исследовании растворов со сравнительно ш ироким и и
плавными полосами поглощ ения м ож но пользоваться эффективной
длиной волны, которая указы вается в табл. 1.
Д л я получения достаточно точных результатов необходимо
обеспечить одинаковую начальную яркость обоих полей. Это до­
стигается тщательной настройкой прибора. В нашем приборе со­
ответствую щ ая установка у ж е сделана. П р и фотометрировании
критерием равенства яркости полей является исчезновение гр а н и ­
цы раздела полей.
Таблица
Номер
Эффективная
длина волны,
о
А
М а р ки ­
фильтра
ровка
М -72
М -66
М-61
М -57
М -53
М -50
М -47
М -43
К -2
К -4
К -6
2
3 '
4
5
6 ‘
7
8
9
10
11
1
Примерная
ширина области
пропускания,
О
А
650
650
400
350
350
400
450
550
850
500
750
7260
6650
6190
5740
5350
4960
4650
4320
6330
5500
4780
Во время фотометрирования глаз наблюдателя долж ен быть
приж аты м к на гл азни ку окуляра и по возм ож ности всегда прини­
мать при измерениях одно и то ж е положение. Л ицам , носящим
очки, рекомендуется при фотометрировании их снять.
ПОРЯДОК
вы полнения
работы
1. Установить кюветы с исследуемым раствором и дистилли­
рованной водой на-столик’ фотометра 5. С помощ ью откидной лупы
у окуляра 10 получить резкое изображение квадратного выреза
диаф рагмы и проверить полное и равномерное заполнение дейст­
вую щ их отверстий кю вет светом.
2. Установить барабан диаф рагмы в световом плече, где стоит
кювета с раствором, на деление 100. Вводя в поле зрения первый
светофильтр, произвести вращением второго барабана уравнива­
ние яркости обоих полей. П р и измерениях одновременно отсчиты ­
вают т и D . Ввести в поле зрения последовательно все фильтры и
произвести измерения.
3. Поменять местами кю веты и произвести все измерения в том
ж е порядке, к а к указано в п. 2.
4. И з обеих серий измерений найти результат для ка ж д о й дли­
ны волны по формулам:
т —У
— 7—т>-
т т
и
n
D '+ D "
D = ----- ^------,
где У — коэффициент пропускания при первом положении кю вет;
т " — коэффициент пропускания при втором положении кю вет;
D ' — оптическая плотность в первой серии измерений;
D " — оптическая плотность во второй серии измерений.
5. Все результаты измерений занести в табл. 2.
5
Таблица
Номер
фильтра
Эффективная
длина волны,
О
А
Кю веты
в первом
положении
Кю веты
во втором
положении
2
Среднее из двух
измерений
1
2
тУ
D'
т"
D"
У
т 'т "
D '+ D "
о
,3
Построить граф ики зависимости коэффициента пропускания т
и оптической плотности D раствора от длины волны К.
К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е ВОПРОСЫ
1. Выведите закон Бугера. К а ко й физический смысл имеет
зн а к минус в этом законе?
2. К а ко в физический смысл коэффициента поглощения?
3. О т чего зависит коэффициент поглощения?
4. К а к а я связь м еж ду коэффициентом поглощения и концент­
рацией раствора?
5. Ч то называется коэффициентом пропускания и к а к он свя­
зан с коэффициентом поглощения?
6. Ч то называется оптической плотностью вещества и к а к она
связана с коэффициентом поглощения?
7. Почем у кривые поглощ ения и пропускания имеют резонанс­
ный характер?
8. К а ко ва конструкция диаф рагмы в фотометре?
9. К а к в данной работе определяется коэффициент пр опуска­
ния?
10. Объясните принцип действия фотометра Ф М С -56.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Савельев И. В. К у р с обшей физики. — М .: Н а ука , 1978, т. 2, с. 452— 45-1.
2. Ландсберг Г. С. Оптика. — М .: Н аука, 1976, с. 563— 571.
3. Корсунский М . И . Оптика. Строение атома. Атомное ядро. — М .: Н аука,
1967, с. 95— 98.
4 Я ворский Б. М., Детлаф А . А. К ур с физики. — М .: Высшая школа, 1967,
т. 3, с. 143— 146.
Составитель: Петр Яковлевич Нечаев
И С С Л Е Д О В А Н И Е СПЕКТРО В П О ГЛ О Щ Е Н И Я
РАС ТВО РО В С П О М О Щ Ь Ю Ф О Т О М Е Т Р А
Редактор Т. К . К р е т и н и н а
Техн. редактор Н. М. К а л е н ю к
Корректор Н. С. К у п р и я н о в а
Сдано в набор 16.10.85г. Подписано в печать 29.11.85г.
Формат 6 0 X 8 4 1/16. Бум ага оберточная.
Гарнитура литературная. Печать высокая.
Уел. п. л. 0,5. Уч.-изд. л. 0,4. Заказ 843.
Т. 2000 экз. Бесплатно.
Куйбы ш евский ордена Трудового Красного Знамени
авиационный институт имени академика С. П . Королева,
г. Куйбыш ев, ул. Молодогвардейская, 151.
Тип. УЭЗ К уА И , г. Куйбышев, ул. Ульяновская, 18.
Лабораторная работа № 3— 16
И З У Ч Е Н И Е ЗА В И СИ М О СТИ
К О Э Ф Ф И Ц И Е Н ТА П Р О П УС К А Н И Я
И С С Л Е Д У Е М О ГО ОБРАЗЦА ОТ Д Л И Н Ы ВО ЛНЫ
Приборы
и п р и н а д л е ж н о с т и : универсальный фото­
метр Ф М -56, исследуемые образцы (цветные с т е к л а )..
О П И С А Н И Е П РИ Б О РА
В работе используется фотометр Ф М -56, которы й предназна­
чен для измерения коэффициентов пропускания твердых и ж и д ­
ких прозрачных сред, коэффициентов яркости светорассеиваю­
щ их образцов и их блеска, а та кж е для спектрофотометрических
работ. В основу работы прибора положен принцип уравнивания
двух световых потоков путем изменения одного из них с помощью
диаф рагмы с переменным отверстием. О птическая схема фотомет­
ра Ф М -56 изображ ена на рис. 1. Д в а параллельных световых'
пучка А и В, выходящие .из освети­
теля, отраж аю тся от зеркала и про­
ходят через исследуемые образцы 0 0 ,
отверстия диафрагм, степень раскры ­
тия которы х регулируется поворотом
барабанов /. Далее световые пуч ки
А и В проходят через объективы 2 и
ромбические призмы 3.
П ройдя по­
следние, световые пуч ки идут под у г ­
лом д р уг к д р у гу и попадаю т на п р и з­
м у 4, которая сводит два пуч ка к оси
окуляра 6.
В поле зрения окуляра
образуются два поля с резкой гр а н и ­
цей (грань п р и з м ы ). П р и этом левое
поле создается правым пучком , пр а­
Рис. 1
вое — левым. После бипризмы п уч ки
света проходят через один из одинна­
дцати сфетофильтров 5, смена которы х производится поворотом
револьверного диска. К а ж д ы й светофильтр имеет свой номер, ви­
димый в специальное окош ечко около окуляра.
1
И зм еняя величину отверстия ка ж д о й диафрагмы, м ожно ме­
нять яркость к а ж д о го поля. Это дает возм ож ность производить
фотометрическое сравнение интенсивностей обоих световых пуч­
ков Если один п у ч о к имеет меньшую интенсивность (например,
из-за поглощения в исследуемом веществе), то, изменяя отверстие
диаф рагмы на пути д р угого пуч ка , м ож но уравнять яркости оооих полей, т. е. добиться фотометрического равновесия, и по вели­
чине изменения отверстия определить отношение интенсивностей
обоих пучков.
Н а измерительных барабанах нанесены две ш калы
черная
и красная. Отсчет по черной ш кале дает непосредственно коэф ­
фициент пропускания т исследуемого образца, выраженный в
процентах.
_ '
Коэффициент пр опускания %— отношение интенсивности све­
та, прошедшего через слой вещества /,
к интенсивности света,
входящ его в вещество /о:
/
т = т1о
*.
Д еления черной ш калы (от 0 до 100) соответствуют площ ади от­
верстия диафрагмы. Н апример, деление 50 означает, что площадь
отверстия диаф рагмы составляет 50% максимально возможной,
которой отвечает деление 100. Д р у га я ш кала
красная
соот­
ветствует оптической плотности образца D , под которой понима­
ю т отрицательный десятичный логариф м коэффициента пропус­
кания:
D = — lg x .
В данной работе предлагается изучить зависимость коэффици­
ента пропускания т исследуемого образца (цветного стекла) от
длины волны К.
4. Произвести ф окусировку
окуляра с помощ ью кольца 4
та к, чтобы линия раздела по­
ля была четко видна.
5. Исследуемый
образец
(цветное стекло) поместить на
предметный столик 5 под ле­
вой диафрагмой, прозрачное
стекло — под правой диаф­
рагмой. П р и этом правая по­
ловина поля зрения потемне­
ет.
Вращ ая правый измери­
тельный
барабан,
добиться
Y
равенства яркостей обеих по­
ловин поля зрения и снять от­
счет t i по черной ш кале пра­
вого барабана.
6. И зм ерить коэффициенты
пропускания данного образца
для различных длин волн. Д л я
этого, поворачивая револьвер­
ный д иск 3, вклю чать поочередно светофильтры от № 1 до № 8 ; для
к а ж д о го светофильтра произвести установку фотометра на фото­
метрическое равновесие и ка ж д ы й раз снимать показания t i п о
черной ш кале правого барабана.
7. Все результаты измерений занести в таблицу.
8. И зм ерить коэффициенты пропускания х2 д ругого цветного
стекла для различны х длин волн. Д л я этого надо произвести все
измерения в том ж е порядке, к а к указан о в пп. 3— 7.
9. Вычислить коэффициенты пропускания х п
системы двух
цветных стекол для различных длин волн по формуле %-i2 = xj т2Результаты вычислений занести в таблицу.
П О Р Я Д О К В Ы П О Л Н Е Н И Я РАБОТЫ
Исследуемый образец
1. В кл ю чить через трансформатор 220/8 В лам пу осветителя.
П ользуясь выключателем, находящемся на кр ы ш ке трансформа­
тора, м ож но вклю чать и вы клю чать прибор без отклю чения транс­
форматора от сети. .
2. Осветитель J (рис. 2) установить та к, чтобы световые лучи,
направленные зеркалом 2 снизу, давали бы одинаковую осве­
щенность отверстий диаф рагм фотометра (при этом оба оарабана
дол ж ны стоять на делении 100, что соответствует одинаковой
максимальной степени раскры тия диаф рагм).
3. Ввести светофильтр под номером 1, поворачивая револь­
верный д и с к 3.
Номер
фильтра
;
1
2
3
4
5
6
7 •
.8
Эффектив­
ная длина
волны, нм
Стекло ,\ь 1
Ti
Стекло JVb 2
т2
,
Т‘2 “
ЮТ2
100
Система стекол
№ 1 и 2
т ц " экспер.
726
665
619
574
533
496
485
432
3
10. И зм ерить коэффициенты пропускания Т12 системы двух
цветных стекол. Д л я этого все измерения произвести в том ж е по­
рядке, к а к у каза н о в пп. 3— 7, поместив на предметный столик
под левой диафрагмой оба исследуемых цветных стекла одно на
другое. Результаты измерений занести в таблицу.
11. Построить граф ики зависимости коэффициента пропускания
от длины волны: t i = /( a ) ; x2= f (Я );
( к ) , tw " —f (Ъ), откладывая
по оси абсцисс длину волны, а по оси ординат — коэффициенты
пропускания.
. П р и м е ч а н и е : Справедливость формулы Т 12 = тп т 2 м ож но доказать сле­
дующим образом. П усть на систему двух сред с коэффициентами- про­
пускания Tj и т2 падает световой поток интенсивности Л> Коэффициент про­
пускания системы двух сред т 12 м ож но выразить к а к отношение интенсивности
света, прошедшего через систему / г, к интенсивности света, входящего в си­
стему / 0:
___
'2
/о
С другой стороны, коэффициент пропускания первой среды м ож но выразить
к а к отношение т i — Л/Л), а коэффициент пропускания второй среды — тг = h lh Перемножим левые и правые части этих равенств:
t i Т2 = / 2 /Л 3.
Сравнивая
полученное равенство с формулой ( 1 ), получим
Т 12 =
T i Т 2.
К О Н Т Р О Л Ь Н Ы Е ВОПРОСЫ
1. Перечислите явления, сопровождаю щ ие прохождение света
через вещество.
2. Д ай те определение коэффициента пропускания.
3. Д а й те определение коэффициента поглощения.
4. П очем у кривы е_пропускания имеют резонансный характер?
5. Н ачертите оптическую схему фотометра
и объясните
принцип его действия.
6. Выведите ф ормулу для расчета коэффициента пропускания
системы двух сред.
ЛИ ТЕРАТУРА
1. Зисман Г. А.,
Тодес О. М .
К у р с общей физики. —• М .: Н аука, 1965,
т. 3, § 2 1 .
2. Ландсберг Г. С. Оптика. — М .: Н аука. 1976, § 157.
3. Савельев И . В. К у р с общей физики. — М .: Н а ука , 1971, т. 3, §46.
-