МУ-О-80 (1003798), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Этот интервал будетопределяться из условия + % = * + + .Тогда с учетом данного выражения можно записать выражения дляопределения разрешающей силы дифракционной решетки, == (20)17ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬРис. 4 - Описание элементов гониометраСоставляющие гониометра:1. Ртутная спектральная лампа (Hg 100)2.
Крепежная струбцина для ртутной спектральной лампы3. Щель коллиматора4. Заглушка щели коллиматора (должна быть выдвинута на максимум,если есть)5. Винт, регулирующий ширину щели6. Коллиматор7. Телескоп8. Окуляр телескопа9. Винт, регулирующий фокусное расстояние телескопа10.Винты, регулирующие вертикальный наклон телескопа и коллиматора11.Винт, фиксирующий положение телескопа12.Круговой нониус13.Лимб1814.Призматический столик15.Винт, фиксирующий положение столика16.Лупы нониуса17.Стеклянная призма18.Дифракционная решётка (600 линий на мм)ИНСТРУКЦИЯ ПО РАБОТЕ С НОНИУСОМУгловойнониуспредставляетсобойдуговую линейку А с делениями и служит дляизмерения углов с точностью до долей градуса.Нониус можно перемещать по окружности илиполуокружности лимба L (металлического кругаили полукруга с делениями в градусах), (см.
рис.5,Рис. 5 – Примеркругового нониуса6). Цена деления шкалы нониуса не равна цене деления шкалы лимба.Допустим, на нониусе нанесено m делений, их общая длина равна (m-1)делений лимба.Рис.6 - Шкала лимба и нониуса гониометраЕсли цена деления шкалы нониуса , а цена деления лимба , то = − 1; точность кругового нониуса:− =.19Пусть ' – измеряемый угол (см. рис. 7). Ноль нониуса находитсямежду k и (k+1) делениями лимба L (см. рис 7), а деление нониуса n точносовпадает с каким-то делением лимба.
То очевидно:' = +.Рис. 7 - Измерение угла при помощи нониусаИзмеренный угол равен числу целых делений лимба k, умноженныхна цену деления лимба β, сложенному с точностью нониуса,умноженной на номер n того деления нониуса, которое точно совпадает скаким-то делением лимба.20ПРИМЕР РАБОТЫ С НОНИУСОМРис. 8 - Пример работы с нониусом и лимбом для определения искомогоугла1. Определить цену деления шкалы кругового лимба : == 1°2. Смотрим на нониус и ищем, где расположен 0. Если 0 не совпадает ни содним делением на лимбе, то берём деление в сторону убывания углапо лимбу:' = целых + промеж. где целых – число градусов (в данном случае 0, 5, 10, 15, 20), нанесённыхна шкалу лимба;промеж.
– градусы, снимаемые со шкалы лимба между j и j+1 нанесённымзначением (например, между 5 и 10 градусами)Тогда в приведённом примере получим: ' = 5 + 4 ∙ 1 = 9°3. После того, как определили угол ' , нужно определить по шкаленониуса номер n совпадающего деления со шкалой лимба:! = 84. Далее нужно определить число делений m на нониусе: m=95. Окончательный угол тогда будет определяться как' = целых + промеж. +=9+8∙19= 9.8888°21ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫI.Юстировка гониометра.1) Необходимо закрепить ртутную лампу 1 напротив коллиматорной щели3, причем саму лампу нужно установить вплотную к щели.2) Подключить лампу 1 к источнику питания, который предварительнообесточен.
В противном случае может сгореть ртутная лампа.3) После подключения лампы 2 к источнику питания и его включения,необходимо открыть задвижку 4 (если она есть), регулирующуюсечение попадающего через щель коллиматора 3 в коллиматор 6 пучкасвета от лампы.4) Взять листок белой бумаги и подставить его к выходу из коллиматора 6(перед призматическим столиком 14).
Затем покачивая лампу 1вправо/влево добиться равномерного яркого пятна на бумаге.Дополнительные комментарии:• НЕЛЬЗЯвращатьюстировочныевинты,расположенныеподпризматическим столиком. Это может привести к перекосу столика.• Припомощиюстировочноговинта15,расположенногоподпризматическим столиком, можно фиксировать его положениеотносительно его оси вращения.• Юстировочныйвинт10,расположенныйподтелескопом7гониометра, отвечает за угол наклона тубуса (как следствие - заположение спектральных линий в окуляре); при помощи юстировочноговинта 9, расположенного у окуляра 8 можно изменять его фокусноерасстояние (влияет на чёткость изображения в окуляре).• Ширина щели коллиматора 3 влияет на ширину спектральных линий:чем шире открыта щель, тем более широкими будут наблюдаемыеспектральные линии.22• Для проведения всех измерений лучше всего накрывать центральнуючастьгониометранепрозрачнойбумагойлиболюбымдругимматериалом для получения достоверных результатов.II.Определение коэффициента преломления и угла наклонастеклянной призмыОпределение угла наклоны призмы:1) Провести начальную юстировку гониометра.2) Повернуть телескоп 7 таким образом, чтобы в окуляре 8 белоеизображение щели совпало с вертикальной линией перекрестья.3) Установить исследуемую призму 18 на призматический столик 14согласно рис.
9.4) С помощью телескопа 7 найдите отражение щели коллиматора 3 отправой грани призмы 18, совместите перекрестье в окуляре 8 сизображением щели 3 и определите угол -по лимбу и нониусу 12.Аналогичные измерения нужно провести для случая отраженногоизображения щели коллиматора 3 от левой стороны призмы 18, но вэтом случае необходимо измерить угол Ω (см.
рис. 9).5) Преломляющий угол призмы 18 определить по формуле: & = |Ω − -|/2,измерения углов проделать дважды и определить среднее значение угла〈&〉.23Рис. 9 – схема эксперимента,связанного с определением угланаклона призмы ߠ;Положения 1 и 2 – соответствующиеположения окуляра при снятииданных с лимба и нониусаустановки.Определение коэффициента преломления призмы:6) Повторить процедуру, описанную в пункте II.27) На призматический столик 14 необходимо поместить призму 18согласно рисунку 10.8) При помощи вращения тубуса телескопа 7 и небольшого покачиваниявправо/влево призматического столика 14, необходимо добитьсяотображения в окуляре 8 шести чётких спектральных линий (чёткостиможно добиться при помощи вращения винта рядом с окуляром 9).9) Слегкаповорачиваятубустелескопа7гониометраводномнаправлении, проследить в окуляре за движением спектральных линий.Принекоторомопределенномуглепадениялучанапризмунаблюдаемые спектральные линии остановятся и начнут двигаться вобратном направлении.
Положении линий в момент остановкисоответствует углу наименьшего отклонения ߜ.24Рис. 10 - схема расположения элементов гониометра для проведенияопыта с призмой10)Снимите для каждой спектральной линии по нониусу 12 и лимбу 13величину угла 0 и запишите в таблицу 5 (см. рис. 8, 10 – поясняющие).11)изДалее, воспользовавшись известными величинами 〈&〉, 0 формулойприложения(*),определитьпоказательпреломлениярассматриваемой линзы для 6 спектральных линий и записать их втаблицу 5.III.Определить длину волн спектральных линий ртути; установитьзависимость между коэффициентом преломления и длинойволны (дисперсионная кривая); определить разрешающуюспособность стеклянной призмы по наклону дисперсионнойкривой.1) Повторить процедуру, описанную в пункте II.2, и разместить напризматическомстолике14дифракционнуюрешетку17перпендикулярно коллиматору 6.2) Длина волны спектральных линий может быть определена при помощидифракционной решетки 17, которая помещается вместо призмы 18 напути распространения лучей.
Связь длины волны с постоянной25решётки G и углом '1ср , при котором появляется первая дифракционнаякартина, может быть записана в следующем виде: = 2sin('1ср ).Таблица 5. Зависимость длины волны от показателя преломления.№спектральной[нм]n[°]линии ртути1234563) Построить дисперсионные кривые для измеренной призмы (! = 3()).4) Определить разрешающую способность стеклянной призмы по наклонудисперсионной кривой (проверить полученное значение можно поформуле (19)).IV.Определить дифракционную постоянную решётки при помощидифракционного угла для спектральных линий ртути высокойинтенсивности;определитьопределитьразрешающуюугловуюдисперсиюспособность,решётки;необходимуюдляразделения спектральных линий ртутиОпределение дифракционной постоянной решётки1) Повторить процедуру, описанную в пункте II.2.2) Разместить на призматическом столике 14 дифракционную решётку так,чтобы она оказалась перпендикулярно коллиматору 6.
Фиксациястолика 14 осуществляется при помощи винта 15. Затем отклоняятелескоп 7 сначала влево (z=+1) на достаточно большой угол,необходимо найти 6 спектральных линий и зафиксировать для каждой26из них углы по двум нониусам ('1 > 180°; '2 < 180°)и записатьполученные значения в соответствующие графы таблицы 6 (измеренияпроводить для ярких линий).3) Затем повторить ту же процедуру, но уже отклоняя телескоп 7 вправо(z=-1).4) Для определения '1 необходимо воспользоваться формулой'1 = 0.25['1 − '1 + ('2 − '2 )Для определения постоянной решётки G необходимо воспользоватьсяформулой sin' = 4 .
Для определения длины волны воспользуйтесьформулой = 2sin('1ср ). Полученное значение длины волны занесите втаблицы 5 и 6.Таблица6.Измерениевеличин(дифракцияпервогопорядка)необходимых для определения постоянной дифракционной решётки.№Цвет[нм]1[°]2[°] = +11фиолетовый2голубой3голубо-1[°]2[°] ср [°] [мкм] = −1зелёный4зелёный5жёлтый6красныйВычисление угловой дисперсии1) Ширину коллиматорной щели 3 выбрать как можно более узкой припомощи соответствующего юстировочного винта 5.272) Определить дифракционные углы для шести спектральных линий ртутивысокой интенсивности для первого дифракционного порядка (z=1).Затем определённые значения нужно занести в таблицу 7.3) Воспользовавшись = 2 sin' , 5 = 1, 2формулойопределитьвеличины для каждой пары спектральных линий ртути и занестиполученные значения в таблицу 7.%'4) Величины%исоответствующимиопределяютсязначениямикаксоседнихразницамеждуспектральныхлиний),величину %' следует вычислять в радианах.%' = |' − ' |; % = | − |Так же перенесите значения длин волн и средних значений углов '1сриз таблицы 6 в таблицу 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
