№ 74,74а (1120578), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Находят среднеезначение угла i1 , определяющего положение трубы. Разность значений углов i1и i0 дает величину угла i, входящего в формулу (5). Зная угол i, по таблице дляизмерительной призмы с данным показателем преломления N, прилагаемой кприбору, определяют показатель преломления исследуемой жидкости [таблицысоставлены на основании формулы (5)].Определение показателя преломления стеклаВ этом случае в качестве образцов используются кубики, изготовленныеиз исследуемых сортов стекла. Стеклянной палочкой на рабочую грань кубикананосят каплю альфамонобромнафталина, показатель преломления которого nD= 1,6588 при 20°С, и устанавливают кубик на горизонтальную поверхностьизмерительной призмы.
Кубик и измерительная призма должны быть хорошопритерты друг к другу. В остальном порядок измерения тот же, что и приопределении показателя преломления жидкости.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЗАДАЧИ № 74аОписание прибораРис. 8РефрактометрИРФ-22типа Аббе предназначендля быстрого измеренияпоказателей преломленияжидкостей, но можетупотреблятьсяидляизмеренияпоказателейпреломления твердых тел,а также для определениясреднейдисперсиивеществ.9Упрощенная оптическая схема рефрактометра показана на рис. 8.Основной деталью рефрактометра является стеклянный параллелепипед 1,состоящий из двух призм I и II, изготовленных из одного сорта стекла. Призма Iимеет хорошо отполированную грань А1В1 и является измерительной, а призмаII имеет матовую грань А2В2 и является осветительной.
Для измеренияпоказателя преломления жидкости несколько ее капель помещается в щельмежду призмами. Пучок света от какого-либо источника с помощью зеркала 2направляется на осветительную призму. Вследствие рассеяния света ее матовойповерхностью в исследуемую жидкость лучи входят по различнымнаправлениям.
Среди этих лучей имеются лучи, скользящие вдоль грани А1В1призмы I, которые, проходя в эту призму, преломляются под предельнымуглом. Углы же преломления остальных лучей больше предельного. Выйдя изизмерительной призмы, свет проходит через две дисперсионные призмы Амичипрямого зрения 3 и 4 (о назначении этихпризм будет сказано ниже) и попадает взрительную трубу, состоящую из объектива 5,окуляра 6 и отсчетного приспособления 7,расположенного в фокальной плоскостиобъектива.
В этой плоскости свет образуетРис. 9светлое и темное поля (см. рис. 3 на стр. 3).Отсчетноеприспособлениепредставляетсобойстеклянную пластинку. На одной части этой пластинки нанесен крест,совмещаемый при измерениях с границей раздела темного и светлого полей. Надругую часть пластинки при помощи линзы 8 ипризмы9проектируетсяизображениепрозрачной шкалы 10, которая освещается откакого-либоисточникапучкомсвета,направляемым зеркалом 11. Таким образом, вполе зрения окуляра видны одновременнокартина, образованная светом, прошедшимчерез измерительную призму, и изображениешкалы. Параллелепипед 1 связан с пластинкой,на которой нанесена шкала, механическойпередачей.
При его повороте происходитперемещениешкалыи,следовательно,Рис. 10перемещение ее изображения в поле зренияокуляра.Конструкцияприборапредусматривает, что при совмещении креста с границей раздела светлого итемного полей указатель шкалы показывает сразу значение показателяпреломления исследуемого вещества для монохроматического света, с длинойволны, соответствующей желтой линии натрия D.При использовании источника белого света в измерительной призмепроисходит дисперсия света. В результате, граница раздела светлого и темного10полей, видная в окуляр, оказывается, вообще говоря, окрашенной и размытой.Для устранения окраски границы раздела полей служат дисперсионные призмыпрямого зрения.
Каждая из этих призм (рис. 9) составлена из трех призм: двухкрайних, изготовленных из оптического стекла с малой дисперсией (крона), исредней — из стекла с большой дисперсией (флинта). Выходящий из такойсистемы свет оказывается разложенным в спектр. Преломляющие углы призмподобраны так, что луч, соответствующий некоторой длине волны (обычнодлине волны желтой линии натрия D), проходит систему без отклонения.При прохождении света последовательно через две дисперсионныепризмы 3 и 4 окончательная дисперсия зависит от ориентации призм поотношению друг к другу. Вращая одну из призм вокруг оси, идущей вдольнеотклоненного луча, можно получить любую дисперсию от нулевой додвойной по сравнению с дисперсией одиночной призмы.
Таким образом,поворотом одной из дисперсионной призм можно компенсировать дисперсиюсвета, возникшую в измерительной призме, и, следовательно, устранитьокраску и размытие границы светлого и темного полей, наблюдаемых в окуляр.Внешний вид прибора представлен на рис.10 и 11. Он состоит из корпуса1, зрительнойтрубы 2, и измерительной головки 3. Измерительная головка состоит из двух литых полушарий. Верхнее полушарие закрепленона шарнире и может откидываться. В немнаходится осветительная призма. В нижнемполушарии находится измерительная призма.Поворот головки, происходящий совместно сперемещениемшкалы,производитсявращением маховичка 4.
На осветительнуюпризму свет направляется при помощи зеркала5, а на шкалу — при помощи зеркала 6. Поворотпризмыкомпенсаторадисперсииизмерительной призмы производится вращениением маховичка 7. По показаниям шкалы комРис. 11пенсатора 8 вычисляется величина дисперсииисследуемого вещества.Измерение показателя преломления жидкостиУстанавливают источник света (настольную лампу) так, чтобы свет падална зеркала 5 и 6 (могут быть использованы и две лампы).
Глядя в окулярзрительной трубы, вращением оправ зеркал добиваются яркой и равномернойосвещенности поля зрения. Вращая оправу окуляра, фокусируют его на крест иизображение шкалы. Откидывают верхнее полушарие измерительной головки инаносят с помощью стеклянной палочки на поверхность измерительной призмы11несколько капель исследуемой жидкости. Осторожно закрывают головку.Исследуемая жидкость должна полностью заполнить зазор междуизмерительной и осветительной призмами. Смотря в окуляр, вращаютмаховичок 4 и находят границу раздела светлого и темного полей. Вращениеммаховичка 7 устраняют ее окраску.
С помощью маховичка 4 устанавливаюткрест возможно точнее на границе раздела полей и снимают по шкале значениепоказателя преломления (индексом для отсчета служит неподвижныйгоризонтальный штрих). Целые, десятые, сотые и тысячные доли отсчитываютпо делениям шкалы, а десятитысячные оценивают на глаз. Шкала показателяпреломления рассчитана на 20°С.Измерение показателя преломления твердого телаПеред работой верхнее полушарие измерительной головки откидывают ипри дальнейшейработе измерительную головку не закрывают.Соприкасающиеся поверхности образца и измерительной призмы протираютспиртом и чистой салфеткой.
Для соблюдения оптического контакта междугранью измерительной призмы и исследуемым веществом помещают каплюжидкости, показатель преломления которой больше, чем показательпреломления измерительной призмы. Введение между образцом и призмойпараллельного слоя жидкости не оказывает влияния на ход лучей в системе.Обычно для этой цели служит монобромнафталин.
Каплю жидкости помещаютна полированную поверхность образца при помощи стеклянной палочки сзакругленным концом. Накладывают образец полированной гранью наизмерительную призму так, чтобы его матовая грань, образующая сполированной гранью острое ребро, была обращена к источнику света. Приустановке образца плоскость его соприкосновения с измерительной призмойдолжна принимать равномерную окраску. Измерение показателя преломлениядалее производится так же, как и в случае жидкости.Измерение средней дисперсииМерой дисперсии может служить средняя дисперсия nF – nC ,характеризующая изменение показателя преломления вещества в пределахвидимой части спектра (nF и nC — значения показателя преломления для длинволн F = 6563 А0 и C = 4861 А0, соответствующих красной и синей линиямводородного спектра).
Для измерения средней дисперсии жидких и твердыхвеществ исследуемый объект устанавливают так же, как и при измерениипоказателя преломления. Находят показатель преломления, который здесьбудет обозначаться nD , так как рефрактометр дает значение показателяпреломления для длины волны, соответствующей желтой линии натрия D.Дисперсия определяется отсчетом положения призмы компенсатора пошкале 8 при полном устранении окраски границы раздела полей с помощью12маховичка 7 (рис.
11) и характеризуется числом Z делений шкалыкомпенсатора. Если после устранения окраски вращать маховичок 7 в ту жесторону до противоположного, но равного (или почти равного) значения Z, тограница раздела вторично получится бесцветной. При измерениях следуетпроизводить не менее пяти отсчетов с двух сторон шкалы компенсатора инаходить среднее арифметическое всех этих отсчетов. Для измеренногозначения показателя преломления nD находят по табл.1 величины А и В. Еслитакого показателя в таблице не окажется, то величины А и В получаютинтерполированием, пользуясь таблицей пропорциональных частей.
Дляполученного значения Z находят по табл.2 величину . Для дробных значений Zвеличину определяют также интерполированием при помощи той же таблицыпропорциональных частей. Необходимо учитывать, что для Z больше 30величина принимает отрицательные значения. По найденным величинам А, Ви вычисляют значение средней дисперсии: nF nC A B . Пример записирезультатов измерения и нахождения средней дисперсии приведен ниже.13Таблицы для определения средней дисперсииТаблица 1nD1.3001.3101.3201.3301.3401.3501.3601.3701.3801.3901.4001.4101.4201.4301.4401.4501.4601.4701.4801.4901.500A0.02437 -60.02431 -60.02425 -50.02420-50.024150-50.02410-50.02405-40.02401-50.02396-40.02392-40.02388-40.02384-40.02380-40.02376-30.02373-30.02370-30.02367-30.02364-20.02362-30.02359-20.02357 -1Таблица 2B0.031680.031550.031410.03125-13-14-16Z01231.0000.9990.9950.98840.97850.96660.95170.93480.91490.891100.866110.839120.809130.777140.743150.707160.669170.629180.588190.545200.500-170.03108-190.03089-200.03069-220.03047-240.03023-250.02998-270.02971-290.02942-300.02912-320.02880-340.02846-360.02810-370.02773-390.02734-410.02693-430.026500.02605-45-47-1-4-71012151720232527303234363840414345-Z605958575655545352515049484746454443424140141.5100.023560.02558-21.5200.023540.025090.023530.024570.023520.024030.023520.023460.023520.022870.023520.022250.023530.021601.6001.6101.6201.6301.6401.6501.6600.023540.023560.023580.023610.023650.023700.023760.023830210210.019470.018690.017860.016980.016050.0150681.6700.023910.0140091.6800.024000.01286111.6900.024110.01162141.7000.02425250.259260.208270.156280.104290.052300.000-680.0209222345670.309-6511.59024-6211.5800.358-5901.57023-5701.5600.407-5401.55022-52-11.5400.454-49-11.53021-71-74-78-83-88-93-9910611412413746474949505152525252393837363534333231300.0102515Пропорциональные части12345678912345678912345678912345678910.10.20.30.40.50.60.70.80.9131.32.63.95.26.57.89.110.411.7292.95.88.711.614.517.420.323.226.1464.69.213.818.423.027.632.236.841.47120.20.40.60.81.01.21.41.61.8141.42.84.25.67.08.49.811.212.6303.06.09.012.015.018.021.024.027.0474.79.414.118.823.528.232.937.642.37430.30.60.91.21.51.82.12.42.7151.53.04.56.07.59.010.512.013.5323.26.49.612.816.019.222.425.628.8494.99.814.719.624.529.434.339.244.17840.40.81.21.62.02.42.83.23.6161.63.24.86.48.09.611.212.814.4343.46.810.213.617.020.423.827.230.6505.010.015.020.025.030.035.040.045.08350.51.01.52.02.53.03.54.04.5171.73.45.16.88.510.211.913.615.3363.67.210.814.418.021.625.228.832.4515.110.215.320.425.530.635.740.845.98860.61.21.82.43.03.64.24.85.4191.93.85.77.69.511.413.315.217.1373.77.411.114.818.522.225.929.633.3525.210.415.620.826.031.236.441.646.89370.71.42.12.83.54.24.95.66.3202.04.06.08.010.012.014.016.018.0383.87.611.415.219.022.826.630.434.2545.410.816.221.627.032.437.843.248.69980.81.62.43.24.04.85.66.47.2222.24.46.68.811.013.215.417.619.8393.97.811.715.619.523.427.331.235.1575.711.417.122.828.534.239.945.651.310690.91.82.73.64.55.46.37.28.1232.34.66.99.211.513.816.118.420.7404.08.012.016.020.024.028.032.036.0595.911.817.723.629.535.441.347.253.1114101.02.03.04.05.06.07.08.09.0242.44.87.29.612.014.416.819.221.6414.18.212.316.420.524.628.732.836.9626.212.418.624.831.037.243.449.655.8124111.12.23.34.45.56.67.78.89.9252.55.07.510.012.515.017.520.022.5434.38.612.917.221.525.830.134.438.7656.513.019.526.032.539.045.552.058.5137121.22.43.64.86.07.28.49.610.8272.75.48.110.813.516.218.921.624.3454.59.013.518.022.527.031.536.040.5686.813.620.427.234.040.847.654.461.2161234567897.114.221.328.435.542.649.756.863.97.414.822.229.637.044.451.859.266.67.815.623.431.239.046.854.662.470.28.316.624.933.241.549.858.166.474.78.817.626.435.244.052.861.670.479.29.318.627.937.246.555.865.174.483.79.919.829.739.649.559.469.379.289.110.6 11.4 12.4 13.721.2 22.8 24.8 27.431.8 34.2 37.2 41.142.4 45.6 49.6 54.853.0 57.0 62.0 68.563.6 68.4 74.4 82.274.2 79.8 86.8 95.984.8 91.2 99.2 109.695.4 102.6 111.6 123.3ПримерОпределение средней дисперсииОтсчеты по шкале компенсатораПо однойПо другойстороне41,742,141,742,241,642,042,041,941,841,9Ср.
41,8Ср. 42,0Общее среднее: Z = 41,9сторонеВода при 20°С, nD = 1,3330. При помощи таблиц получается:А = 0,02418, В = 0,03120, = – 0,584 nF nC A B = 0,02418 – 0,01822 =0,00596.ЛИТЕРАТУРА1. Белов Д.В. Электромагнетизм и волновая оптика.- МГУ, 1994:§§ 44, 45 или2. Белов Д.В., Пустовалов Г.Е. Оптика (ч. IY Краткого курса общей физики).МГУ, 1982: §§ 29, 30.17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
