VJEZBA_2 fizika.pdf

7/26/2019 VJEZBA_2 fizika.pdf

1/5

VJEBA 2

EKSPERIMENTALNI ZADACI

1.

Odrediti indeks prelamanja prizme (stakla).

2. Prikazati grafiki funkcionalnu ovisnost )( f .

3. Iz dijagrama )( f odrediti valnu duljinu nepoznatespektralne linije.

Metoda mjerenja

Indeks prelamanja stakla, od kojeg je izgraena prizma spektrometra (vidi sliku), odreuje seprimjenom relacije (2.8).

Spektralni ureaj s prizmom

,

2sin

2sin

n (2.8)

Prvo treba odrediti ugao prizme, a zatim ugao minimalne devijacije. Durbin treba podesiti nabeskonanost (da hvata paralelan snop iz objektiva). Podeavanje durbina se vri u poloajukada se optika osa kolimatora i durbina podudaraju. Izvlaenje i uvlaenje okulara potrebno

je podeavati, dok lik pukotine ne dobije otrinu. Prizma se postavlja na stoi ija se osovina

podudara sa osovinom krune skale, a koji se moe obrtati oko osovine. Kao izvor svjetlostikoristi se mlijena sijalica (ravnomjerno rasporeuje svjetlost). Sijalica je montirana na stalak,a ispred nje se postavlja optiki filter (tijelo koje proputa svjetlost odreene boje, odnosnovalne duljine), kako bi se dobila monohromatska svjetlost.

Ugao prizme se odreuje tako to se na sredinu stoia postavi prizma tako da je vrhugla prizme okrenut prema kolimatoru kao na Slici 2.4. Paralelan snop koji izlazi izkolimatora, pada djelimino na jednu, a djelomino na drugu bonu stranu prizme. Zrake seodbijaju po zakonu refleksije (ugao odbijanja jednak je upadnom uglu). Granine zrake kojesu se odbile od bonih strana zatvaraju ugao, koji je jednak dvostrukom uglu prizme, jer je:

+ = (2.10)


2/5

Ako sa 1oznaimo ugao koji e upadna zraka na prvoj bonoj strani skrenuti od prvobitnogpravca, a sa 1ugao skretanja zrake na drugoj bonoj strani prizme. Sa slike je oigledno daje:

1 = 2 i 1= 2, odnosno2

1 i2

1

Uvrtavanjem posljednjih izraza za i u (2.10) dobije se:

211

(2.11)

Uglovi skretanja zraka na bonim stranama prizme 1 i 1 se direktno mjere. Postupak sesastoji u tome da se durbin pomijera sve dok se nae slika pukotine dobivene refleksijom na

jednoj bonoj strani. Slika pukotine se dovede u kri konia i oita se ugao 1 koji je manjiod pravog ugla. Zatim u kri konia se dovede slika pukotine dobivene refleksijom, na

drugoj bonoj strani prizme, i uita se ugao, a ugao 1je ugao koji se dobije oduzimanjemtog oitanog ugla od 3600. Ugao prizme se izraunava prema relaciji (2.11).

Slika 2.4.Shematski prikaz geometrije za odreivanje ugla prizme.

Za odreivanje ugla minimalne devijacije treba prizmu staviti na soi tako da zrake iz izvorasimetrino prolaze kroz prizmu. Pomijeranjem durbina trai se prvo s jedne strane slika

pukotine. Slika pukotine je spektar ako je upadna svjetlost sloena. Tada se ostavi durbin uzateenom poloaju, a okree se polagano stoi s prizmom, u smislu manje devijacije. U

jednom trenutku se opaa da se spektar zaustavi i poinje da se vraa. Taj poloaj je poloajminimalne devijacije. Pomijeranjem durbina dovede se pukotina (jedna od boja) u kri

konia i durbin uvrsti. Ponovo se stoi pomijera da se provjeri da li je poloaj minimalnedevijacije u kriu konia, pa ako nije treba korigirati. Najzad se oita ugao skretanja 1nakrunoj skali. Zatim se na isti nain potrai s druge strane simetrian poloaj ugla skretanja2, koji se dobije kao dopuna proitane vrijednosti na krunoj skali do ugla 360

0. Tada je ugaominimalne devijacije :

221

min

(2.12)

Prije poetka rada prizmu treba dobro obrisati papirom za ienje optikih stakala, aprelamajue povrine prizme ne dirati prstima. Po zavretku rada prizmu vratiti u njenukutiju.


3/5

Badarenje spektralnog ureaja s prizmom

Badarenje (kalibracija) ugaone skale spektrometra je potrebno da bi se odredila nepoznatavalna duljina monohromatske svjetlosti pomou spektrometra sa prizmom (Slika 2.5). Zbogtoga se upotrebljava linijski spektar tvari ije su valne duljine poznate (tzv. etalon).

Slika 2.5.Aparatura za badarenje spektralnog ureaja s prizmom.

Kada se optika prizma postavi nastoi spektroskopa, tada sedurbinom moe promatrati spektarsvjetlosnog izvora, koji slui kaoetalon. On se dobije u vidu

paralelnih linija, koje predstavljajupukotinu kolimatora, u razloenojsvjetlosti.

Slika 2.6. Grafikonovisnosti )(d .

Okretanjem durbina konanica se pomijera du dobijenog spektra.Postupak badarenja se sastoji u odreivanju poloaja pojedinih linija etalon-spektra

dovedenih u kri konia okulara durbina. Ako se znaju valne duljine spektralne linije iji sepoloaj oita, moe se nacrtati kriva badarenja.

Kriva badarenja predstavlja zavisnost valne duljine svjetlosti ()od pomijeranja (d).Kao poznati etalon koristi se ivin spektar ( iz ivine lampe), koju je potrebno lagano

pomijerati da bi se dobio intenzivan spektar u okularu. Valne duljine pojedinih spektralnihlinija ivinog spektra su date u Tabeli 2.1. Kada se dobije grafikon zavisnosti valne duljine

od pomijeranja, (d), koristei MS Excel na raunaru, nepoznata valna duljina x, izprethodne tabele, za upotrijebljenu svjetlost (neiskoritena valna duljina iz etalona) odreujese tako to se ta spektralna linija dovede u kri konia, oita pomijeranje di na grafikonu zad = dxnae odgovarajua vrijednost valne duljine x.

Tabela 2.2.Valne duljine etalonskog spektra.Boja svjetlosti Valna duljina (nm)I crvena 690,716II crvena 623,437III crvena 612,337I uta 579,065II uta 576,959uto-zelena 546,074


4/5

Zeleno-plava 491,604Modro-ljubiasta 435,835I ljubiasta 407,781II ljubiasta 404,656

3. AKTIVNOSTI

A-1

Koristei definicioni izraz za relativni indeks prelamanja sredine i relaciju koja povezujeveliine koje karakteriziraju upadnu i prelomljenu svjetlost pokazati da vrijedi relacija:

n.=const (2.13)

Objasniti vrstu krive linije na Slici 2.6, dovodei u vezu sa izvedenom relacijom (2.13).Odgovor:

A-2

Vidljiva svjetlost ima valne duljine u intervalu (400,780) nm. Izraunati granine vrijednosti

frekvencije vidljive svjetlosti. Da li u vodi ta svjetlost ima istu frekvenciju?Odgovor:

Postupak mjerenjaPribor: spektralni ureaj s prizmom.1. zadatak Prizmu oistiti i postaviti na stoi tako da je vrh ugla prizme okrenut prema kolimatoru.

Durbin podesiti na beskonanost. Durbin pomijerati da se dobije slika pukotine. Sliku pukotine dovesti u kri konia i

oitati ugao 1. Sliku pukotine dovesti u kri konia na drugoj strani, oitati ugao i oduzeti tu vrijednost

od 3600. To je ugao 1. Sve vrijednosti upisati u Tabelu 2.1. Izraunati ugao prizme po izrazu (2.11) i upisati u Tabelu 2.1. Postupak ponoviti jo dva

puta. Prizmu postaviti tako da zrake iz izvora simetrino prolaze kroz prizmu. Pomijerati durbin

dok se ne nae otra slika pukotine (ili spektra). Durbin ostaviti u tom poloaju a okretati stoi s prizmom da se nae poloaj kada se

slika pukotine u jednom trenutku zaustavi, a onda poinje da se vraa. Zabiljeiti taj poloaj, poloaj minimalne devijacije 1, na krunoj skali.


5/5

Documents

VJEZBA_2 fizika.pdf