Лабораторный практикум по оптике (стр. 7 )

1. Что называется естественным светом?

2. Какой свет называется поляризованным?

3. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера.

4. Двойное лучепреломление. Дихроизм. Николь.

5. Закон Малюса.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Два николя расположены так, что угол между их главными плоскостями

составляет . Определить во сколько раз уменьшится интенсивность

естественного света при прохождении через оба николя. Коэффициент

поглощения света в николе равен 0,05.

2. Угол преломления света в жидкости равен . Определить показатель

преломления жидкости, если известно, что отраженный луч максимально

поляризован.

3. Угол между главными плоскостями николей равен . Естественный свет,

проходя через такую систему, ослабляется в 4 раза. Определить

коэффициент поглощения света в николях.

Лабораторная работа № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

РАСТВОРА САХАРА И ЕГО КОНЦЕНТРАЦИИ

С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРА

Цель работы: изучение зависимости показателя преломления раствора

сахара от его концентрации.

Оборудование: рефрактометр ИРФ – 22, набор растворов сахара различной

концентрации.

Теоретическое введение

При падении света на границу раздела двух прозрачных сред наблюдаются явления отражения и преломления света (рис. 1а). Закон преломления света записывается в виде . Если свет переходит из оптически более плотной среды в менее плотную , то угол преломления больше угла падения (см. рис. 1б). При увеличении угла падения растет и угол преломления , пока при некотором значении угла падения угол преломления не окажется равным . Одновременно с этим интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного увеличивается. При угле падения равном , интенсивность преломленного луча становится равной нулю, а интенсивность отраженного луча равна интенсивности падающего. Поэтому это явление получило название полного отражения, а угол - предельного угла полного отражения. Из закона преломления света можно получить .

Явление полного отражения нашло широкое применение в призмах полного отражения, которые применяются в рефрактометрах, позволяющих определять показатель преломления жидкостей.

Рассмотрим ход лучей в двойной призме, состоящей из двух призм полного отражения (см. рис. 2). Грань АВ первой призмы матовая и служит для освещения тонкого слоя жидкости, расположенного между призмами, рассеянным светом. Свет проходит слой жидкости и падает на диагональную грань нижней призмы под различными углами от 0 до . Луч, угол падения которого равен , называется скользящим лучом. Так как показатель преломления призмы больше, чем показатель преломления жидкости, то скользящий луч преломится на границе раздела жидкости и стекла и войдет в нижнюю призму под углом полного отражения . Преломление света в этой точке описывается законом , где - искомый показатель преломления жидкости, - показатель преломления стекла. На второй грани призмы закон преломления запишется в виде , где - угол падения луча на боковую грань призмы, - предельный угол выхода луча из призмы. Луч, вышедший из призмы, представляет собой границу распространения света, прошедшего призму, со стороны наименьших углов . Преломляющий угол призмы . Из полученных выражений можно найти показатель преломления жидкости .

Из этого выражения следует, что показатель преломления жидкости является функцией только предельного угла , так как и суть величины постоянные. На практике эта формула используется для градуировки шкалы рефрактометра.

Экспериментальная часть

Рефрактометр используется для быстрого определения показателя пре-

ломления жидкостей, взятых в небольших количествах, показатель преломления которых лежит в пределах 1,3 – 1,7.

Оптическая схема интерферометра приведена на рисунке 3.

Свет, отразившись от зеркала 1, проходит осветительную призму 2, тонкий слой жидкости и измерительную призму 3. Затем через защитное стекло 4 и компенсатор дисперсии 5 попадает в объектив 6, проходит через призму полного отражения 7, пластинку с перекрестьем 8 и через окуляр зрительной трубы 9 попадает в глаз наблюдателя. Шкала прибора освещается с помощью зеркала и проецируется системой призм в фокальной плоскости окуляра, так, что в поле зрения одновременно видны граница света и тени, перекрестье и шкала. Для нахождения границы раздела света и тени и совмещения ее с перекрестьем измерительную головку можно вращать вокруг горизонтальной оси с помощью винта, находящегося на лицевой панели прибора.

1. Расположите осветитель так, чтобы свет падал на зеркало подсветки

шкалы и на грань осветительной призмы. Вращая окуляр, фокусируют

шкалу и визирное перекрестье.

2. Отведите вверх верхнюю часть измерительной головки с осветитель-

ной призмой и нанесите на полированную грань измерительной приз-

мы 2 – 3 капли дистиллированной воды. После этого поставьте освети-

тельную призму на место. Исследуемая жидкость должна занимать весь

зазор между гранями призм.

3. Вращая ручку поворота измерительной головки, добейтесь появления

в поле зрения границы светлого и темного полей. Окраска границы раз-

дела устраняется компенсатором.

4. Совместите границу раздела с перекрестьем и запишите соответст-

вующие этой наводке отсчеты по шкале концентраций и показателя

преломления.

5. Производите измерения концентрации и показателя преломления всех

растворов известной концентрации и постройте график зависимости

показателя преломления от концентрации сахара.

6. Определите показатель преломления раствора неизвестной концентра-

ции и по графику определите его концентрацию.

Вопросы к защите работы:

1. Законы отражения света.

2. Законы преломления света. Показатель преломления.

3. Полное отражение. Предельный угол полного отражения.

4. Ход лучей в треугольной призме. Световоды.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Луч света выходит из скипидара в воздух. Предельный угол полного отраже-

ния для этого луча равен . Определить показатель преломления

скипидара.

2. Человек с лодки рассматривает предмет, лежащий на дне водоема.

Определить его глубину, если при определении «на глаз» по вертикальному

направлению глубина водоема кажется равной 1,5 м.

3. Предельный угол полного отражения на границе стекло – жидкость равен

. Определить показатель преломления жидкости, если показатель пре-

ломления стекла равен 1,5.

Лабораторная работа № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ СТЕФАНА-БОЛЬЦМАНА И ПОСТОЯННОЙ ПЛАНКА

Цель работы: знакомство с оптическими методами измерения температуры и

определение постоянной Стефана – Больцмана и постоянной

Планка.

Оборудование: пирометр с исчезающей нитью, источник тока, лампа

накаливания, регулятор напряжения однофазный.

Теоретическое введение

Излучение тел, обусловленное их нагреванием, называется тепловым излучением. Тепловое излучение совершается за счет энергии теплового движения молекул и свойственно всем телам при температуре выше . Тепловое излучение имеет сплошной спектр, положение максимума которого зависит от температуры излучающего тела. При повышении температуры максимум смещается в область более коротких длин волн. Тепловое излучение единственный вид излучения, который может быть равновесным.

Количественной характеристикой теплового излучения служит излучательная способность (энергетическая светимость) - мощность излучения с единицы поверхности тела.