Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ




Оптическая схема установки представлена на рис.1.

 
 

 

Рис.1

Источник света S освещает щель G, расположенную в фокальной плоскости F1 объектива коллиматора, в результате чего на выходе линзы Л1 формируется параллельный пучок света. Световой пучок пронизывает прозрачную кювету К с водой, в которой распространяются плоские ультразвуковые волны в направлении, перпендикулярном распространению света. Объектив зрительной трубы Л2 фокусирует пучок на фокальную плоскость F2. На эту плоскость также сфокусирована линза Л3, позволяющая визуально рассмотреть увеличенное изображение щели. В отсутствии ультразвука в фокусе объектива Л2 наблюдается четкое изображение щели S на оптической оси S-S0 системы. При включении ультразвукового поля вследствие дифракции света на ультразвуке световые лучи, покинув кювету, будут распространяться под разными углами. В результате изображение щели в фокальной плоскости F2 распадается на систему дифракционных полос, образуя линии 1-го, 2-го и т.д. порядков дифракции. Эти линии будут наблюдаться под различными углами jk , для которых справедливо соотношение (72.8).

Окуляр-микрометр, содержащий лупу Л3, позволяет измерять положение дифракционных полос Xkl, где k - порядок дифракционного максимума (k=0, 1, 2 и т.д.), l - длина световой волны данной линии. Если измерить положение линии Xkl и положение линии нулевого порядка X0, то вследствие малости угла jk можно записать

sinjk = tgjk =( Xkl - X0)/F (2)

где F - фокусное расстояние объектива Л2, тогда

L ( Xkl - X0)/F = kl. (3)

Неизвестная величина F исключается следующим образом. Выключив ультразвуковое поле, в плоскости выхода света из кюветы устанавливают оптическую дифракционную решетку с известной постоянной D, и наблюдают в плоскости F2 вызванную ею дифракционную картину. Для углов дифракции справедливо соотношение (71.4) Ввиду малости углов дифракции его можно заменить соотношением

D (Ykl - Y0)/F = kl. (4)

где Ykl - положение дифракционной полосы k-го порядка с длиной волны l для оптической дифракционной решетки с периодом D, Y0 - положение щели (максимум нулевого порядка). Выражая из (4) фокусное расстояние F и подставляя его значение в (3), получаем

L ( Xkl - X0) / k =D (Ykl - Y0) / k,

откуда легко выразить интересующую нас величину L. Переменные величины Ykl и Xkl связаны между собой линейной зависимостью:

, (5)

причем a= L/D, откуда

L=a D . (6)

Отметим, что использование дифракционной решетки с известным периодом позволяет исключить из окончательной формулы величину l - длину волны определенной линии ртутного спектра.



Общая схема установки приведена на рис.2.

 
 

 

 

Рис.2

 

В качестве источника света S используется ртутно-кварцевая лампа ПРК-4 с характерным для ртути линейчатым спектром. Длины волн l видимых линий ртутного спектра приведены в следующей таблице.

 

Цвет линии Длина волны, нм Ширина щели G регулируется микровинтом. Коллиматор Кл формирует параллельный пучок лучей, падающий на кювету К, смонтированную на предметном столике.
фиолетовый
синий
зеленый
желтый

Источником ультразвука служат колебания пьезокварцевой пластинки, помещенной между электродами ультразвукового генератора Г.

Одним из электродов служит слой фольги между кюветой и пьезокварцем, другим - латунный диск. Пластинка вместе с электродами плотно прижата ко дну кюветы. Для обеспечения хорошего акустического контакта дно кюветы, фольга и пьезокварц приклеены друг к другу слоем масла. Трогать кювету запрещается! Дифракционная решетка Р вставляется в специальный держатель на предметном столике. Регулировка оптической системы линз Л1, Л2 и Л3 осуществляется кремальерами Кр1, Кр2 и Кр3. Окуляр-микрометр Л3 позволяет измерить положение дифракционных полос с точностью до 0,01 мм. Генератор Г настроен на резонансную частоту пьезокварца, измеряемую цифровым частотомером Ч в килогерцах.

ПРИМЕЧАНИЕ. Так как для получения ультразвука используется пьезокварцевая пластинка диаметром около 2,5 мм, а длина ультразвуковых волн в воде составляет величину порядка миллиметра, то можно считать с достаточной точностью, что распространяющиеся в воде волны будут плоскими.



ВНИМАНИЕ! Настройка приборов производится специалистом.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2018 год. (0.005 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал