5.9 (810520), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Юстировка системы1. Включите лампу в сеть. Для ртутной лампы, кроме тумблера на блокепитания, следует нажать кнопку «поджиг».Натриевую лампу следует включать только на время измерений изза небольшого срока её службы. Яркость натриевой лампы достигаетмаксимума через 3–5 минут после включения.2. На интерферометр должен падать слегка расходящийся пучок света,поэтому источник S располагается вблизи фокуса линзы Л0 .3.
С помощью листа бумаги проследите за пучком света, падающим наинтерферометр. Чем ближе интерферометр к первой линзе, тем боль9шая часть пучка сквозь него проходит. Не снимайте интерферометр соскамьи, чтобы не сбить его настройку.Отодвиньте линзу Л и, приблизив глаз к интерферометру, рассмотрите систему колец невооружённым глазом. Если интерферометр отъюстирован правильно (зеркала параллельны), то при смещении глазавправо-влево или вверх-вниз видимые размеры колец не изменяются.
Втом случае, когда при смещении глаза кольца сбегаются к центру иливыплывают из него, обратитесь за помощью к лаборанту или преподавателю.4. Снова поставьте за интерферометром линзу Л и в её фокальной плоскости получите изображение колец на листе бумаги (фокусное расстояниеуказано на оправе линзы). На фокальную плоскость линзы Л должнабыть сфокусирована зрительная труба катетометра, на объективе которой указаны допустимые расстояния до плоскости наблюдения. Убедитесь, что система колец лежит внутри рабочего интервала зрительнойтрубы.Система колец должна быть равномерно освещена по вертикали (число освещённых колец, расположенных выше и ниже центра, одинаково).5.
Пользуясь описанием катетометра, познакомьтесь с устройством прибора, правилами настройки и методикой измерений.II. Измерения6. При измерении диаметров не рекомендуется определять координату центра системы колец, т. к. погрешность этого определения велика. Измерения будут точнее, если, монотонно перемещая зрительную трубу снизувверх, фиксировать координаты колец, начиная с самого дальнего отцентра. Пройдя центр, последовательно фиксируйте вторые координаты тех же колец.
Удобно, пронумеровав предварительно кольца (i = 1для центрального), записывать соответствующие одному кольцу координаты друг под другом.Так же измеряются диаметры колец от натриевой лампы. Среднийдиаметр близкой пары колец определяется последующим расчётом.Измерьте диаметры нескольких колец (6–8 колец для ртутной лампы,6–8 пар колец для натриевой лампы).7. Для оценки расщепления ртутной линии определите расстояние dDсмежду линиями сверхтонкой структуры в одном порядке. В нашей установке хорошо видна тонкая зелёная линия вблизи одного из колец, близких к центру.8.
Для оценки разрешающей способности измерьте ширину δr(i) одного изколец, близких к центру.109. Запишите фокусное расстояние линзы Л и величину L, указанные наустановке.10. Проведите измерения для другой лампы (если система нуждается в настройке, предварительно выполните пп. 1–5).11.12.13.14.III. Обработка результатовРассчитайте номер центрального кольца m (порядок интерференции)по формуле (5) и дисперсионную область ∆λ по формуле (10), полагая L(Na) ' 0,1 мм; L(Hg) ' 3 мм; λ ' 6000 Å.Постройте графики Di2 = F (i) для Na и Hg. По углу наклона прямойрассчитайте расстояние L между зеркалами интерферометра, используяформулу (8).λ(Hg) = 5461 Å, λ(Na) = 5893 Å.Рассчитайте средние диаметры D колец для дублета Na и разность диаметров dD для колец одного порядка.
Постройте график D = F (1/dD).По углу наклона прямой рассчитайте разность длин волн dλ для дублета Na, используя формулу (9). Сравните результат с табличным.Оцените линейную дисперсию интерферометра для NaD1∗ =и сравните с теоретическойdDв мм/Å2 · dλD2∗ =2f 2.λD15. Оцените расщепление спектральной линии dλс по формуле (9).16. Оцените аппаратную разрешающую способность (характеристику установки в целом), рассчитав δλ через ширину одного кольца δr. Из формул(9) и (11) следует:λ4f 2R==.δλD · δr17. Рассчитайте теоретические значения добротности интерферометров поформуле (14), полагая r ' 0,85, и оцените число интерферирующих лучей N по аналогии с решёткой (R = m · N ).Контрольные вопросы1.
Получите приближенное выражение для разрешающей способности интерферометра Фабри–Перо по аналогии с дифракционной решеткой.2. Можно ли исследовать структуру зеленой линии ртути и желтого дублета натрия с помощью одного и того же интерферометра Фабри–Перо?113. Как экспериментально измерить область дисперсии интерферометра?4. Опишите способ экспериментальной оценки разрешающей способностиинтерферометра Фабри–Перо. Какие предположения лежат в основепредлагаемого способа?5∗. Что такое собственная и приборная ширина спектральной линии?6∗. Оцените число штрихов на мм в дифракционной решётке, имеющей такую же разрешающую способность, как у интерферометра. Размер решётки a = 4 см, рабочий порядок m = 2; коэффициент отражения интерферометра r = 0,85, L = 1 мм.
Сравните дисперсионные области этихприборов.∗7 . Оцените магнитное поле, которое вызовет расщепление dλ = 0,2 Å линии с длиной волны λ = 5000 Å, полагая спиновый магнитный моментэлектрона равным магнетону Бора µB = 10−20 ед. СГС.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Ландсберг Г.С. Оптика. — М.: Наука, 1976. Гл. VII, §§ 25, 27, 30.2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. — Т. IV. Оптика. — М.: Наука, 1980.
Гл. III,§ 36.3. Кингсеп А.С., Локшин Г.Р., Ольхов О.А. Основы Физики. — Т. I. Механика,электричество и магнетизм, колебания и волны, волновая оптика. — М.: Физматлит, 2001. Ч. 3. Гл. 8, § 8.9.4∗. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. — М.: Наука, 1970. Гл.
7, § 7.6.5∗. Дитчберн Р. Физическая оптика. — М.: Наука, 1965. Гл. 5.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
