Краткие теоретические сведения. Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Национальный исследовательский университет «МЭИ»

(Московский энергетический институт)

Кафедра Физики им. В. А. Фабриканта

Лабораторная работа 5

по курсу «Общая физика»

Изучение линейной дисперсии спектрального прибора

Выполнил:

Студент 2-го курса

гр. ФМ-1-14

Навоев М. М.

Принял:

старший преподаватель

Бамбуркина И. А.

Москва 2015

Цель работы

Ознакомиться с устройством спектрального прибора и явлением дисперсии, произвести градуировку по длинам волн и найти его характеристику — линейную дисперсию.

Краткие теоретические сведения

Одним из основных эффектов, возникающих при взаимодействии света с веществом, является эффект поглощения света и уменьшения его фазовой скорости. Свет возбуждает колебания элементарных оптических осцилляторов среды (атомов, молекул) и передаёт им свою энергию. Фазовая скорость света в среде для различных частот различна и зависит от показателя преломления среды:

,

где — скорость света в вакууме. Следовательно, и показатель преломления зависит от частоты или длины волны света . Это явление называется дисперсией.

На рис. 1 представлена зависимость коэффициента поглощения и показателя преломления в линейной изотропной среде от частоты внешнего электромагнитного поля.

Рисунок 1

Центр поглощения света расположен на частоте собственных колебаний осциллятора (электрона). Показатель преломления заметно отличается от единицы вблизи полосы поглощения . В зависимости от знака производной выделяют две области: область нормальной дисперсии, где показатель преломления возрастает с ростом частоты света , и область аномальной дисперсии, где показатель преломления уменьшается с ростом частоты . Область нормальной дисперсии расположена за пределами полосы поглощения света, следовательно, она совпадает с областью прозрачности вещества. Аномальная дисперсия наблюдается в узкой полосе частот вблизи центра линии поглощения света.

Дисперсия в различных прозрачных материалах (стекло, кварц) используется в призменных спектральных приборах, основным элементом которых является призма (или система призм). При прохождении через призму свет отклоняется от прямолинейного направления распространения к основанию призмы. Угол отклонения зависит, в частности, от показателя преломления призмы. Так как показатель преломления различен для разных длин волн, то свет каждой длины волны отклоняется на свой угол, причём при нормальной дисперсии лучи с малыми длинами волн (фиолетовые лучи) отклоняются больше, а лучи с большими длинами волн (красные лучи) — меньше (рис. 2). Появляется возможность разделить лучи различных длин волн и выяснить спектральный состав света, т. е. узнать, лучи каких длин волн испускает данный источник.

Поиск по сайту: