Порядок виконання роботи:

1. Перевірте установки щілин коліматорної труби проти лампи (джерело світла). Включіть світло і, повертаючи зорову трубу лімбом гоніометра, впевніться в наявності спектрів першого, другого і третього порядків.

2. Виконайте вимірювання для червоних променів. Для цього лімбом гоніометра встановіть нитку зорової труби на максимум червоного світла в правому спектрі першого порядку і зніміть відлік кута φ^/ за лімбом і ноніусом. Знайдіть кут φ^// відповідаючий максимуму червоного світла в лівому спектрі першого порядку. Усереднене значення кута φ знайдіть за різницею відліків : φ = ( φ^/ - φ^// )/ 2.

3. За формулами (1) і (3) при k=1 і b = 1^.10 ^-5 м (сто щілин на 1 мм) визначіть довжину хвилі червоного світла.

4. Повторіть дії пунктів 2 і 3 для червоного світла спектрів другого порядку, приймаючи k = 2.

5.Виконайте дії пунктів 2 , 3 , 4 для зеленого і фіолетового світла.

6. Дані вимірювань і розрахунків подайте в таблиці. У звіті подайте також повний розрахунок величин.

k	Ділянка спектpу	φ/	φ//	φ	λ, нм	λcр, нм		Δλср, нм
1 2	Червоний Зелений Фіолетовий Червоний Зелений Фіолетовий

Дайте відповіді назапитання:

1. Що називається дифракційною граткою ?

2. Для чого застосовується дифракційна гратка ?

3. Чому дифракційна гратка дає дисперсію світла ?

Лабораторна робота № 41.

Вивчення спектрів пропускання за допомогою універсального фотометра

Прилади та приладдя: кювети з досліджуваними рідинами, універсальний фотометр ФМ.

Мета роботи: засвоїти метод реєстрації спектрів пропускання.

Коротка теорія та методика вимірювань

Світловий потік, що падає на тіло, частково відбивається, частково поглинається і частково пропускається. Відбивання характеризується коефіцієнтом відбивання r, що дорівнює відношенню відбитого Ф_r світлового потоку до падаючого

r = Ф_r / Ф. (1)

Поглинання характеризується коефіцієнтом поглинання k, що дорівнює відношенню світлового потоку Ф_k, який поглинається тілом, до падаючого

k = Ф_k / Ф. (2)

Пропускання світла тілами характеризується коефіцієнтом пропускання t, що дорівнює відношенню світлового потоку Ф_t , пропущеного тілом, до падаючого Ф

t = Ф_t / Ф. (3)

Часто замість коефіцієнта пропускання вводять оптичну густину

D = - lg t. (4)

Так, оптична густина D = 1 відповідає 10% пропускання світла, а при D =2 пропускається 1% світла.

За законом збереження енергії

Ф = Ф_r + Ф_k + Ф_t. (5)

Кожний із вказаних коефіцієнтів залежить від довжини хвилі падаючого світла. В залежності від фізичної природи речовина поглинає світло однієї довжини хвилі сильніше, іншої – слабіше. Так, наприклад, зелене скло сильно поглинає випромінення зі всіма довжинами хвиль, що відповідають видимій області спектра, за винятком зелених променів, довжина хвилі яких близько 550 нм. Зелений лист рослини пропускає і розсіює зелені промені і сильно поглинає промені в червоний і синій областях спектра.

Якщо на будь-який зразок спрямувати світловий потік від джерела світла неперервного спектра, то внаслідок неоднакового поглинання зразком різних довжин хвиль, спектр пропущеного світла зміниться. За характером спектрів пропускання роблять якісний і кількісний аналізи різних речовин. В даній роботі визначається зміна коефіцієнта пропускання (або оптичної густини) водних розчинів різних фарбників в залежності від довжини хвилі падаючого світла. Вимірювання коефіцієнта пропускання проводиться за допомогою універсального фотометра ФМ (рис.1).

В основу будови приладу покладено принцип зрівняння двох світлових потоків шляхом зміни одного з них за допомогою діафрагми змінного перерізу. Два паралельних світлових пучки від освітлювача, відбившись від дзеркала, попадають в прилад через дві діафрагми, ступінь відкритості яких регулюється поворотом двох барабанів. Потім світлові пучки об’єднуються за допомогою об’єктива та ромбічних призм, попадають на біпризму, яка зводить обидва пучки до осі окуляра. Із біпризми промені проходять через фільтр, попадають в окуляр і в око спостерігача.

Рис.1

Порядок виконання роботи:

1. Кінці шнура від освітлювача ввімкніть в гнізда трансформатора “0” і “8”, що відповідає вихідній напрузі 8 В. При цьому важіль на трансформаторі “більше – менше “ має стояти в середньому положенні.

УВАГА! НЕ ВМИКАЙТЕ НА БІЛЬШУ НАПРУГУ ЛАМПОЧКУ, РАЗРАХОВАНУ НА НАПРУГУ 8 В !

2. Увімкніть вилку трансформатора в мережу з напругу 220В. Увімкніть лампу освітлювача тумблером, що розміщений на трансформаторі.

3. Встановіть обидва барабани ( по чорній шкалі ) на поділку 100 і перевірте, чи однаково освітлені обидві половини поля зору в окулярі.

4. Встановіть кювету з розчинником на предметний столик під правою діафрагмою, а кювету з досліджуваним розчином під лівою діафрагмою, - обидві половини поля будуть освітлені неоднаково.

5. Для одержання спектральної характеристики досліджуваних речовин диском із світлофільтрами включають в хід променів світлофільтр № 1, обертають правий барабан доти, доки не зрівняються освітленості обох половин поля зору. Вимірюють коефіцієнт пропускання по чорній шкалі правого барабану. Кожне вимірювання з тим же світлофільтром роблять тричі і середнє значення заносять до таблиці.

6. Вимірювання за пунктом 5 проведіть зі світлофільтрами № 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11.

7. Отримайте значення коефіцієнтів пропускання t для восьми довжин хвиль, відповідних ефективним довжинам хвиль λ світлофільтрів 1 - 11. Одержані результати занесіть до таблиці.

8. Знаючи коефіцієнт пропускання t для різних світлофільтрів і відповідну їм довжину хвилі (див. табл), побудуйте графік залежності коефіцієнта пропускання t від довжини хвилі λ. По осі абсцис відкладайте λ, а по осі ординат – значення t.

№ фільтра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Тип фільтра	М72	М66	М61	М57	М53	М50	М47	М43	К2	К4	К6
λ, нм	726	665	619	574	538	496	465	432	633	650	478
t, %

Дайте відповіді на запитання :

1. Який принцип покладено в основу методу вимірювань ?

2. Чи можна на графіком t = f(λ ) для будь-якої речовини визначити її колір?

3. Чи можна за кольором розчину побудувати графік залежності t = f(λ )?

Лабораторна робота № 42.

Дослідження плоскоопуклої лінзи за допомогою кілець Ньютона.

Прилади та приладдя: вимірювальна установка з джерелом світла і червоним світлофільтром, системою лінза – пластинка та відліковим мікроскопом.

Мета роботи: засвоїти метод дослідження лінз із застосуванням явища інтерференції світла.