Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu

Wyznaczanie dyspersji optycznej pryzmatu metodą pomiaru kąta najmniejszego odchylenia
Wstęp teoretyczny:
Światło jest to fala elektromagnetyczna określana za pomocą długości i częstotliwości. Im większa długość fali tym mniejsza częstotliwość . Fale elektromagnetyczne ze względu na długość fali możemy podzielić na: fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X), promieniowanie gamma. Prędkość światła w próżni wynosi c=299792458 . W ośrodku o określonej gęstości prędkość światła ulega zmianie. Wiąże się to z tym, że fala elektromagnetyczna wchodzi w interakcje z elektronami walencyjnymi materiału. Stosunek prędkości światła w próżni do prędkości w danym ośrodku nosi nazwę bezwzględnego współczynnika załamania światła: n= . Skutkiem tego jest zjawisko załamania i odbicia, kiedy światło przechodzi przez granicę dwóch ośrodków. Kierunki fal padającej, odbitej i załamanej leżą w jednej płaszczyźnie. Kąt padania wiązki światła i kąt ugięcia są ze sobą powiązane wzorem: , który jest treścią prawa Snelliusa i definicją względnego współczynnika załamania światła. Kąt padania i kąt odbicia są sobie równe. Przedmiotem za pomocą którego można zaobserwować to zjawisko jest pryzmat. Pryzmat jest wykonany ze szkła i ograniczony dwoma płaszczyznami przecinającymi się pod kątem nazywanym łamiącym. Światło przechodzące przez pryzmat ulega dwukrotnemu ugięciu. Promień padający i wychodzący tworzą ze sobą kąt nazywany przez nas ε. Światło widzialne to wąski zakres od 380-780 nm. Światło białe składa się z fal o długościach z tego zakresu. Wiązki o rożnych długościach fali uginają się w różny sposób. Tak powstaje widmo. Widmo emisyjne pierwiastka to obraz promieniowania wysyłanego przez ciało. Obraz przyjmuje formę prążków, znajdujących się w miejscach o długości fali, którą emitują wzbudzone elektrony przeskakujące z orbity na orbitę. Każda substancja prosta charakteryzuje się określonym układem prążków. Właściwość tą wykorzystałyśmy do wyznaczenia dyspersji pryzmatu za pomocą współczynnika załamania i długości fali. Dyspersja jest własnością materiału polegającą na zmianie współczynników załamania wraz ze zmianą częstotliwości fali. Do opisu zjawiska dyspersji używamy częstotliwości fali, a nie jej długości ponieważ częstotliwość jest własnością każdej fali, a długość zmienia się w zależności od ośrodka przez który dana fala przechodzi. Przebieg doświadczenia: Najpierw zajęłyśmy się wyznaczeniem kąta łamiącego pryzmatu. Zrobiłyśmy to posługując się spektrometrem. Po wyregulowaniu przyrządu przystąpiłyśmy do wykonywania pomiarów. Wiązka równoległa światła sodowego padająca na pryzmat ulegała odbiciu w dwóch kierunkach. Kąt zawarty między tymi kierunkami jest dwukrotnością wielkości kąta łamiącego. Dokonałyśmy po trzy pomiary kąta odbicia od lewej i prawej ścianki pryzmatu. Oto tabela pomiarów:
... zobacz całą notatkę