Комраков Б.М., Лысенко Г.А. - Лабораторный практикум по физической оптике, часть 1 (1070661), страница 2
Текст из файла (страница 2)
2. Проверка юстировки фотометра.
2.1. Раскрыть полностью измерительные диафрагмы правой и левой ветвей фотометра, установив измерительные барабаны 8 на 100 % по шкале измерения коэффициента пропускания.
2.2. Удалить из осветителя рассеивающие светофильтры 4 и наблюдать два изображения светящейся спирали источника света 1 в правой и левой частях поля зрения окуляра 14 (призма 11 должна быть выведена из схемы фотометра).
2.3. Если юстировка фотометра правильная (оба изображения спирали резкие, имеют равные размеры и яркость), установить на место рассеивающие светофильтры 4 и продолжить работу. В противном случае следует обратиться к преподавателю.
3. Определение конструктивных параметров исследуемого светофильтра.
3.1. Определить марку стекла светофильтра по маркировке на одной из его поверхностей и занести ее в табл. 1.
3.2. Измерить толщину светофильтра с погрешностью 
и занести
ее в табл. 1.
4. Измерение спектральной характеристики пропускания светофильтра визуальным методом.
Измерить монохроматические коэффициенты пропускания в соответствии с изложенной выше методикой, используя поочередно светофильтры № 2, 3, 4, 5, 8, 10, 11. Равенство потоков следует устанавливать визуальным сравнением яркости двух частей поля зрения окуляра (см. рис. 1). С каждым из светофильтров измерения выполнить три раза. Среднее значение коэффициента пропускания, вычисленное по трем измерениям, занести в табл. 1.
5. Измерение спектральной характеристики пропускания светофильтра фотоэлектрическим методом.
5.1. Ввести в оптическую систему фотометра призму 11.
5.2. Полностью открыть измерительные диафрагмы 7 (100 % по шкале коэффициентов пропускания измерительных барабанов) и подождать 5 мин.
5.3. Установить "электрический нуль" фотометра. Для этого при полностью закрытых измерительных диафрагмах 7 вращением рукоятки установки "электрического нуля" установить стрелку гальванометра в нулевое положение.
5.4. Измерить монохроматические коэффициенты пропускания и оптическую плотность в соответствии с изложенной выше методикой, используя поочередно светофильтры № 1, 2, 3, 4, 5, 6. Равенство потоков следует устанавливать по нулевому положению стрелки гальванометра. С каждым из светофильтров измерения выполнить три раза. Средние значения коэффициента пропускания и оптической плотности по трем измерениям занести в табл. 1.
Примечание. Если после смены светофильтра стрелку гальванометра не удается установить на нуль вращением левого измерительного барабана, необходимо проверить "электрический нуль" фотометра (см. п. 5.3).
5.5. Рассчитать указанные в табл. 1 величины, характеризующие поглощательную способность стекла светофильтра, используя измеренные фотоэлектрическим методом значения коэффициента пропускания и оптической плотности. Занести результаты в табл. 1.
6. Определение стандартных спектральных характеристик стекла
светофильтра по каталогу цветных стекол.
6.1. Найти по каталогу цветных стекол спектральную кривую коэффициента пропускания стекла светофильтра для толщины стекла, равной измеренной толщине светофильтра. По спектральной кривой определить значения коэффициента пропускания для длин волн, на которых проводились визуальные и фотометрические измерения, и занести их в табл. 1.
Примечание. Если кривая для необходимой толщины стекла в каталоге отсутствует, следует использовать ближайшие кривые и выполнить интерполяцию.
6.2. Найти в каталоге спектральную характеристику показателя поглощения стекла светофильтра, представленную в виде таблицы. Определить значения показателя поглощения для длин волн, на которых проводились визуальные и фотометрические измерения, и занести их в табл. 1.
7. На одной координатной сетке построить спектральные характеристики коэффициента пропускания стекла светофильтра, полученные визуальным (
) и фотоэлектрическим (
) методами, а также стандартную кривую из каталога (
).
Таблица 1
| Марка стекла: | Толщина стекла: | |||||||||
| Светофильтр | Визуальная регистрация | Фотоэлектрическая регистрация | Каталог | |||||||
| Номер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1 | 400 | |||||||||
| 2 | 440 | |||||||||
| 3 | 490 | |||||||||
| 4 | 540 | |||||||||
| 5 | 582 | |||||||||
| 6 | 597 | |||||||||
| 10 | 665 | |||||||||
| 11 | 726 | |||||||||
Требования к отчету о лабораторной работе
Отчет должен содержать: краткий конспект теоретической части с определениями величин, характеризующих поглощательную способность вещества; оптическую схему фотометра ФМ-58; табл. 1 с результатами измерений и вычислений; формулы, по которым рассчитаны значения 
, 
, 
, 
, 
, представленные в табл. 1; графики, построенные по результатам измерений; решения задач, заданных при защите работы.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте закон Бугера. В чем заключается его физический смысл?
2. Когда наблюдаются отступления от закона Бугера, и в чем они заключаются?
3. Какими величинами можно характеризовать поглощательную способность вещества?
4. На чем основано действие абсорбционных светофильтров?
5. Каков принцип работы фотометра ФМ-58?
6. Для чего при измерениях коэффициента пропускания на фотометре используют эталонный образец?
7. Как по спектральной кривой коэффициента пропускания построить спектральную кривую коэффициента поглощения слоя стекла?
Задачи
1. Светофильтр толщиной 
имеет оптическую плотность 
. Определить оптическую плотность и коэффициент пропускания светофильтра из того же материала, имеющего толщину 
. Отражением на поверхностях светофильтра пренебречь.
2. Определить оптическую плотность и коэффициент пропускания трех одинаковых светофильтров, сложенных вместе, если коэффициент пропускания каждого из них равен 
.
3. Определить толщину светофильтра из стекла СЗС16 (см. каталог цветных стекол), коэффициент пропускания которого на длине волны 
равен , если потери на отражение на его поверхностях составляют 
.
Работа 2. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА ПРИ ОТРАЖЕНИИ
Цель работы – изучение законов прохождения света через границу двух диэлектриков, измерение угла Брюстера.
Теоретическая часть
При попадании света на границу двух изотропных диэлектрических сред из падающей световой волны образуются две волны: отраженная и преломленная.
На рис. 2 изображено сечение границы раздела двух сред с показателями преломления 
и 
плоскостью, проходящей через падающий луч и нормаль к границе раздела в точке падения, которая называется плоскостью падения. Падающая, преломленная и отраженная волны распространяются в направлении волновых векторов 
, 
, 
соответственно.
Рис. 2. Ориентация векторов электромагнитных волн
на границе двух диэлектрических сред
Поведение электромагнитной волны на границе двух сред полностью определяется граничными условиями, вытекающими из системы уравнений Максвелла. Из этих условий могут быть получены законы отражения и преломления, устанавливающие направление распространения отраженной и преломленной волн, и формулы Френеля, связывающие амплитуды электрических векторов падающей, отраженной и преломленной волн.
Закон отражения.
Волновые векторы падающей и отраженной волн лежат в плоскости падения. Углы падения 
и отражения 
(см. рис. 2) связаны зависимостью
.
Закон преломления.
Волновые векторы падающей и отраженной волн лежат в плоскости падения. Углы падения и преломления 
(см. рис. 2) связаны зависимостью
.
Формулы Френеля.
Свойства границы раздела двух сред различны для двух составляющих электрического вектора падающей волны, одна из которых 
лежит в плоскости падения, а другая – 
перпендикулярна этой плоскости (см. рис. 2). Формулы Френеля связывают амплитуды электрических векторов падающей 
, отраженной 
и преломленной 
волн для s- и р-составляющих:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
