В ыполнение работы

1. Поверните рукой от себя корпус прибора до положения, чтобы гипотенузные грани призм установились горизонтально. Откройте замок, прижимающий камеры с призмами, и откиньте камеру с осветительной призмой. Протрите сухой салфеткой или фильтровальной бумагой обе стеклянные грани призм.

2. На матовую грань осветительной призмы при помощи стеклянной палочки нанесите одну-две капли дистиллированной воды. Затем опустите осветительную призму и прижмите призмы друг к другу рукояткой замка. При этом между гранями призм образуется тонкий, равномерный по толщине слой жидкости.

3. Установите корпус прибора в прежнее положение, удобное для наблюдения. Поворотом зеркала добейтесь наилучшей освещенности поля зрения и установите окуляр 6 на отчетливую видимость перекрестия.

4. Медленно вращайте маховичок 3 до тех пор, пока в поле зрения не попадет граница светотени. А вращая маховичок компенсатора 10, добейтесь устранения дисперсионной окраски границы светотени.

5. Точно установите перекрестие на границу светлого и темного полей и произведите отсчет по левой шкале, пользуясь для наведения на резкость окуляром 8. Данный рефрактометр позволяет определять показатели преломления с точностью до второго знака после запятой, третий знак оценивается на глаз. Если рефрактометр исправен и установлен правильно, то для дистиллированной воды должно получиться значение n=1,333 ( при 20^оС).

6. Откиньте осветительную призму и промокните фильтровальной бумагой или салфеткой грани призмы. Нанесите стеклянной палочкой одну - две капли раствора жидкости с наименьшей концентрацией NaCl, сомкните призмы и снимите отсчет по шкале показателей преломления. Эту операцию выполните для всех предлагаемых растворов. После выполнения каждого измерения необходимо очищать поверхность призм от следов нанесенного раствора с помощью нескольких капель дистиллированной воды и мягкой салфетки или фильтровальной бумаги.

7. По полученным данным постройте график зависимости показателя преломления n от концентрации NaCl и по этому графику определите величину неизвестной концентрации раствора.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит явление полного отражения?

2. Сформулируйте законы геометрической оптики и объясните их с точки зрения волновой теории.

3. Что называется абсолютным и относительным показателями преломления вещества?

4. Объясните, на каком физическом явлении основан принцип действия рефрактометра?

РАБОТА № 5(7)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ СВЕТОВОЙ ВОЛНЫ

С помощью колец ньютона

Приборы и принадлежности: плоскопараллельная стеклянная пластинка и плосковыпуклая линза в оправе, микроскоп с осветителем отраженного света, окулярный микрометр, набор светофильтров.

Уравнение волны

Установим зависимость между смещением х частиц среды, участвующих в волновом процессе, и расстоянием у этих частиц от источника О колебаний для любого момента времени t. Для большей наглядности рассмотрим поперечную волну, хотя все последующие рассуждения верны и для продольной волны. Пусть колебания источника (точка О) являются гармоническими: , где А – амплитуда, ω – круговая частота колебаний. Тогда все частицы среды тоже придут в гармоническое колебание с той же частотой и амплитудой, но с различными фазами. В среде возникает синусоидальная волна (рис.1).

График волны (рис.1) внешне похож на график гармонического колебания, но по существу они различны. График колебания представляет зависимость смещения частицы от времени, график волны – смещения всех частиц среды относительно положения равновесия в зависимости от ее расстояния до источника колебаний в данный момент времени. Он является как бы моментальной фотографией волны.

Рассмотрим некоторую частицу С, находящуюся на расстоянии у от источника колебаний (частицы О). Очевидно, что если частица О колеблется уже t секунд, то частица С колеблется еще только (t-τ) секунд, где τ – время распространения колебаний от 0 до С, т.е. время, за которое волна переместилась на определенное расстояние у. Тогда уравнение колебания частицы С следует написать так:

Но где v – скорость распространения волны. Тогда

(1)

Соотношение (1), позволяющее определить смещение (отклонение) любой точки среды от положения равновесия в любой момент времени, называется уравнением волны. Вводя в рассмотрение длину волны λ как расстояние между двумя ближайшими точками волны, находящимися в одинаковой фазе, например, между двумя соседними гребнями волны, можно придать уравнению волны другой вид. Очевидно, что длина волны равна расстоянию, на которое распространяется колебание за период Т со скоростью v:

(2)

где ν – частота волны.

Тогда, подставляя в уравнение (1) и учитывая, что , получим другие формы уравнения волны:

или . (3)

Интерференция волн

Если в среде несколько источников колебаний, то исходящие от них волны распространяются независимо друг от друга и после взаимного пересечения расходятся, не имея никаких следов происшедшей встречи. Это положение называется принципом суперпозиции. Его иллюстрацией может служить распространение водяных волн, вызванных двумя брошенными на поверхность воды камнями (рис.2).