книги / Оптическое материаловедение

Для определения предельного угла ελ выхода луча из призмы используется разность углов φλ (среднее арифметическое значение угла, показывающего направление на границу раздела светлого и темного полей) и φ0 (значение нуль-пункта), отсчитываемых в поле окуляр-микрометра:

Выполнение работы

Порядок выполнения

1.По описанию и рис. 1.5 изучите устройство и назначение основных частей рефрактометра ИРФ-23.

2.Включите источник света (ртутную лампу) и убедитесь

спомощью белого экрана, что пучок света делится поверхностью измерительной призмы примерно пополам.

3.Нанесите на поверхность измерительной призмы каплю иммерсионной жидкости и положите сверху исследуемый образец.

4.Отверните винт 9 (см. рис. 1.5) и, поворачивая зрительную трубу микроскопа, убедитесь в наличии спектральных линий ртутной лампы.

5.Установите перекрестье на автоколлимационное изображение штрихов сетки (рис. 1.4) и произведите отсчет угла φ0.

6.Осторожно поворачивая зрительную трубу микроскопа, установите перекрестье на границу желто-зеленой е-линии ртутной лампы (см. рис. 1.3) и произведите отсчет угла φе.

7.Результаты наблюдений запишите в табл. 1.2.

8.Повторите измерения по пп. 5 и 6.

9.По формуле (1.4) рассчитайте среднее значение угла е .

10.По формуле (1.3) рассчитайте среднее значение показателя преломления nе .

11.Из технических характеристик прибора возьмите значение nλ и результат запишите в виде

ne ne n .

11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИСПЕРСИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СТЕКОЛ НА РЕФРАКТОМЕТРЕ ПУЛЬФРИХА

Краткие теоретические сведения

Дисперсия света – это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света. Один из самых наглядных примеров дисперсии – разложение белого света при прохождении его через призму. Сущностью дисперсии света является различие скоростей распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе – оптической среде (в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и, следовательно, цвета). Обычно, чем больше частота световой волны (чем меньше длина волны), тем больше показатель преломления среды для нее и тем меньше скорость волны в среде (такая зависимость наблюдается в области нормальной дисперсии):

у света красного цвета скорость распространения в среде максимальна, а коэффициент преломления минимален;

у света фиолетового цвета скорость распространения в среде минимальна, а коэффициент преломления максимален.

В области аномальной дисперсии (в пределах полосы поглощения) зависимость показателя преломления от частоты имеет обратный характер.

13

где λ – длина волны в вакууме; a, b, c – постоянные, значения которых для каждого материала должны быть определены в опыте.

В оптике в качестве меры дисперсии света в прозрачных средах используется безразмерная величина – число Аббе . Чем оно меньше, тем больше дисперсия и тем сильнее зависимость показателя преломления от длины волны (хроматическая аберрация среды). По числу Аббе оптические стекла делят на две группы: кроны ( > 50) и флинты ( < 50).

Число Аббе ( е или d ) определяют по фраунгоферовым линиям:

где е – желто-зеленая линия ртути (λ = 546 нм); С'– красная линия кадмия (λ = 644 нм); F'– фиолетовая линия кадмия

(λ = 480 нм);

где d – желтая линия натрия (λ = 589 нм); С – красная линия водорода (λ = 656 нм); F – фиолетовая линия водорода

(λ = 486 нм).

Для детализации изменений показателя преломления материала в зависимости от длины волны используются частные дисперсии n34 и относительные частные дисперсии Р34. Значения частных или относительных частных дисперсий учитываются при выборе материалов для совершенных оптических систем и при их расчете.

Частные дисперсии – это разности двух значений показателя преломления при некоторых произвольно выбранных длинах волн λ3 и λ4, из которых хотя бы одна не совпадает с

15

3.Нанесите на поверхность измерительной призмы каплю иммерсионной жидкости и положите сверху исследуемый образец.

4.Поворачивая зрительную трубу микроскопа, убедитесь

вналичии спектральных линий ртутной лампы.

5.По методике, описанной в лабораторной работе №1, проведите измерение показателей преломления для спектральных линий е (546 нм) и g (435 нм).

6.Замените ртутную лампу на кадмиевую и убедитесь в наличии линий спектра кадмия.

7.Проведите измерение показателей преломления для спектральных линий С' (644 нм) и F' (480 нм).

8.Результаты измерений запишите в табл. 2.1.

9.По формуле (2.4) рассчитайте число Аббе νе.

10.По формулам (2.6) и (2.7) рассчитайте частную

дисперсию для синего участка спектра (ΔngF′ = ng – nF′) и относительную частную дисперсию PgF'.

11.По диаграмме на рис. 2.1 определите степень нормальности исследуемого стекла.

12.Повторите пп. 2 – 11 для всех исследуемых образцов.

Результаты экспериментов

Рис. 2.1. Диаграмма Аббе

19