Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Показатель преломления. Дисперсия. Нормальная и аномальная дисперсия.

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Кафедра экспериментальной и теоретической физики

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

инструкция к лабораторной работе №1

по курсу "Общая физика"

раздел "Оптика и атомная физика"

Минск 2008 г.

Лабораторная работа №1

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.1. Изучить явление дисперсии света.

1.2. Измерить показатели преломления материала призмы для различных длин волн спектра ртутной лампы.

1.3. Построить зависимость показателя преломления материала призмы от длины волны света.

1.4. Определить марку стекла, из которого изготовлена призма.

ДИСПЕРСИЯ СВЕТА

Показатель преломления. Дисперсия. Нормальная и аномальная дисперсия.

Абсолютный показатель преломления вещества равен отношению скорости света в вакууме к фазовой скорости света в веществе:

n = c/v. (1)

Было установлено, что показатель преломления не является постоянной величиной, одинаковой для всех длин волн λ, а имеет место явление дисперсии. Дисперсия как физическое явление – это зависимость показателя преломления вещества n от длины волны λ или от частоты ν световой волны.

Дисперсией света объясняется ряд явлений, в числе которых радуга, разноцветный блеск драгоценных камней, разложение белого света на цвета при прохождении через стеклянную призму.

Термин показатель преломления входит и в закон преломления света на границе раздела двух сред (рис.1). Этот закон формулируется следующим образом:

1) преломлённый луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к поверхности раздела в точке падения;

2) отношение синусов углов падения и преломления лучей света с фиксированной длиной волны постоянно и равно отношению абсолютных показателей преломления среды, в которую свет преломляется и среды, из которой он преломляется:

Sin i / Sin r = n₂ / n₁= n_21.

Здесь n₂ и n₁ – абсолютные показатели преломления второй и первой среды, которые можно определить и как показатели преломления этих сред относительно вакуума (для которого n = 1).

Постоянную n₂₁ называют относительным показателем преломления двух данных сред (или показателем преломления второй среды относительно первой):

n₂₁ = n₂ / n₁.

Д Д' - граница раздела двух сред;

АО и OB - падающий и преломлённый лучи, соответственно;

СС′ - перпендикуляр (нормаль) к поверхности раздела, восстановленный в

точке падения О;

i и г - углы падения и преломления луча соответственно.

Закон преломления на границе вакуум - вещество имеет вид:

Sin i / Sin r = n (2)

Явление преломления света впервые было объяснено Гюйгенсом. В соответствии с установленным им принципом, для случая преломления света на границе двух сред имеет место соотношение:

Sin i / Sin r = v₁/v₂,

где v₁ и v₂ - фазовые скорости света в первой и второй средах. В случае v₁ ≠ v₂ имеем, что i ≠ r, т.е. имеет место явление преломления. Если второй средой является вакуум, из принципа Гюйгенса следует:

Sin i / Sin r = v/c, (2а)

где с – скорость света в вакууме. Из (2) и (2а) следует равенство (1).

Зависимость n = n( λ ) или n = n( ν ) оказывается различной для разных веществ, что учитывают введением термина дисперсия вещества (D), которая характеризует скорость изменения n в зависимости от λ:

D = dn / dλ. (3)

Обычно для диспергирующих сред (т.е. сред, у которых D отлична от нуля) в области слабого поглощения (прозрачности) вещества значения n уменьшаются с ростом длины волны (рис.2), что соответствует нормальному закону дисперсии или нормальной дисперсии (D < 0). Однако в области сильного поглощения обнаруживается обратный ход зависимости n от λ (рис.3). Это явление называют аномальной дисперсией и ему соответствует D >0.

Явление дисперсии удалось объяснить в рамках электромагнитной теории света и электронной теории вещества.

12 3 4 5 Следующая ⇒