при вивченні тем: інтерферометри, показники заломлення газів і методи їх вимірювання, поляризованість молекул і методи її виміру для газів. Загальний вигляд приладу показаний на рис. 13.
Рис. 13 Шахтний інтерферометр ШИ - 11
Основний вузол установки - шахтний інтерферометр - спочатку призначений для контролю концентрації метану в рудниковому повітрі. Зміна тиску в одній з кювет інтерферометра проводиться за допомогою гвинта, який стискає гумову грушу компресора. Тиск вимірюється відкритим U-подібним водяним манометром. Межі зміни тиску Ратм ± 50 см водяного стовпа, що призводить до зсуву інтерференційної картини на ± 3 смуги. Замість лампочки розжарювання в інтерферометрі використовується червоний світлодіод, що дає квазімонохроматіческое випромінювання з напівшириною 10 нм. Харчування світлодіода здійснюється від електронного блоку. Довжина порожнини l=100мм
Усередині корпусу приладу розміщені деталі оптичної та газоповітряної схеми.
Рис. 14 Схема установки
Підготовка приладу до роботи
Кнопку «К» необхідно закрити гумовим ковпачком, щоб виключити зв'язок повітряних порожнин 1 і 3 з атмосферою.
Натиснути кнопку «І» включення лампи і подивитися в окуляр. Якщо інтерференційна картина і шкала виявляться нечіткими, обертанням окуляра навести їх на різкість.
Встановити інтерференційну картину в нульове положення. Для цього натиснути одночасно на кнопки «К» і «І» і повільно обертати мікрогвинт S до суміщення лівої чорної смуги інтерференційної картини з нульовою відміткою шкали.
При виконанні роботи необхідно стежити, щоб вода в лівому коліні манометра не піднімалася до максимуму. Попадання води в інтерферометр може привести до виходу його з ладу.
Виконання завдання
Вправа 1. Визначення зміщення інтерференційної картини при плавній зміні оптичної довжини шляху одного з інтерферуючих променів шляхом зміни тиску
Включаємо освітлювач, встановлюємо за допомогою помпи інтерференційну картину у вихідне положення:
а) вода в обох колінах манометра приблизно на одному рівні,
б) гвинт помпи майже максимально викручений,
в) нуль шкали інтерферометра збігається з однією з темних смуг.
. Збільшуючи тиск в порожнині, закручуючи гвинт помпи, спостерігайте зсув інтерференційної картини уздовж шкали. Проводьте зсув інтерференційної картини на ціле число смуг (m=1,2,3 ...). При досягненні кожного чергового значення m, заносите в таблицю відповідну зміну тиску? Р (тобто різниця рівнів у манометрі), в мм водн. ст.
. При досягненні значення m=5 або максимуму підйому води в правому коліні необхідно знову вивернути гвинт манометра до упору, тобто повернути в початковий стан. Досвід повторіть не менше трьох разів, і знайдіть середнє значення? Р для кожного числа смуг m.
. Результати занесіть в таблицю 1. Примітка: Р=1мм
Зсув інтерференційної картини, m полос12345Ізмененіе тиску, мм водн. ст.? p1? p2? p3среднее? n, 10-6? р, Па Таблиця 1. Зсув інтерференційної картини
Вправа 2. Експериментальна перевірка справедливості лінійної залежності між? n і зміною тиску? р
За формулою (2.8) обчисліть зміна показника заломлення? n і результати запишіть у таблицю 1.
Побудуйте графік залежності? n=f (? p) і розрахуйте кутовий коефіцієнт отриманої прямої, яка описується рівнянням (2.6).
Обчисліть значення поляризуемости молекули повітря?=К (2kТ).
Вправа 3. Розрахувати усереднену поляризованість молекул повітря
. Знайдіть показник заломлення повітря n при кімнатній температурі і тиску p=105 Па, використовуючи формулу (2.7): n=1 + Kp
. Запишіть результат виміру:
показник заломлення повітря n=
поляризованість молекули?=
Порівняйте отримане значення n повітря з табличним значенням nтабл=1,00029. Зробіть висновок про можливості інтерференційних методів.
Контрольні питання
Який фізичний зміст показника заломлення?
Як залежить показник заломлення повітря від тиску?
Яке пристрій шахтного інтерферометра?
Які є методи для вимірювання показника заломлення газів?
ВИСНОВОК
У цій роботі була складена методичка для проведення лабораторних робіт за темою «Вивчення залежності показника заломлення повітря від тиску».
У першому розділі надано короткий огляд демонстраційних експерементів по хвильової оптиці. Розглянуто різні оптичні явища.
У другій частині була складена лабораторна робота з при...
