ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.01.2021
Просмотров: 1050
Скачиваний: 1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО
ПО
ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«
ВОРОНЕЖСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
»
ПРАКТИКУМ
ПО
ОПТИКЕ
И
АТОМНОЙ
ФИЗИКЕ
Учебно
-
методическое
пособие
для
вузов
Издательско
-
полиграфический
центр
Воронежского
государственного
университета
2009
Утверждено
научно
-
методическими
советами
биолого
-
почвенного
(21
февраля
2009
г
.,
протокол
№
6),
геологического
(22
января
2009
г
.,
про
-
токол
№
3)
и
химического
(5
марта
2009
г
.,
протокол
№
6)
факультетов
Составители
:
С
.
Д
.
Миловидова
,
А
.
С
.
Сидоркин
,
О
.
В
.
Рогазинская
,
Л
.
П
.
Нестеренко
Рецензент
проф
.
кафедры
общей
физики
Воронежского
государственного
университета
В
.
В
.
Чернышев
Практикум
подготовлен
на
кафедре
экспериментальной
физики
физиче
-
ского
факультета
Воронежского
государственного
университета
.
Рекомендуется
в
качестве
учебно
-
методического
пособия
к
лабораторным
работам
по
оптике
и
атомной
физике
для
студентов
1
и
2
курсов
дневного
отделения
биолого
-
почвенного
,
геологического
и
химического
факульте
-
тов
.
Работа
выполнена
при
поддержке
гранта
VZ-010
Американского
фонда
гражданских
исследований
и
развития
(CRDF)
и
по
программе
«
Фунда
-
ментальные
исследования
и
высшее
образование
»
Для
специальностей
: 020101 –
Химия
, 020301 –
Геология
, 020306 –
Эколо
-
гическая
геология
, 020304 –
Гидрогеология
и
инженерная
геология
,
020302 –
Геофизика
, 020201 –
Биология
, 020701 –
Почвоведение
, 020801 –
Экология
3
СОДЕРЖАНИЕ
1.
Определение
постоянной
в
законе
Стефана
–
Больцмана
при
помощи
оптического
пирометра
................................................................4
2.
Изучение
внешнего
фотоэффекта
.....................................................11
3.
Изучение
явления
вращения
плоскости
колебаний
плоскополяризованного
света
.........................................................................17
4.
Определение
показателей
преломления
жидкостей
с
помощью
рефрактометра
..................................................................................................23
5.
Определение
длины
световой
волны
с
помощью
колец
Ньютона
..................................................................................................29
6.
Определение
длины
световой
волны
при
помощи
дифракционной
решетки
.................................................................................37
7.
Изучение
работы
монохроматора
и
его
градуировка
.....................43
8.
Изучение
спектра
испускания
атома
водорода
и
определение
некоторых
внутриатомных
констант
..............................................................48
9.
Приложение
.
Изучение
нониусов
.....................................................54
4
РАБОТА
№
1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ПОСТОЯННОЙ
В
ЗАКОНЕ
СТЕФАНА
–
БОЛЬЦМАНА
ПРИ
ПОМОЩИ
ОПТИЧЕСКОГО
ПИРОМЕТРА
Приборы
и
принадлежности
:
оптический
пирометр
,
установка
для
накала
спирали
лампы
и
питания
пирометра
.
Краткая
теория
Излучение
нагретых
тел
так
же
,
как
свет
,
радиоволны
и
т
.
д
.,
отно
-
сится
к
электромагнитным
явлениям
.
Всякое
излучение
телом
электромаг
-
нитных
волн
сопровождается
потерей
им
энергии
и
происходит
либо
за
счет
внутренней
энергии
,
либо
за
счет
получения
энергии
извне
.
Оно
за
-
висит
от
температуры
тела
,
т
.
к
.
является
следствием
хаотического
тепло
-
вого
движения
молекул
и
атомов
среды
.
Излучение
,
причиной
которого
является
возбуждение
атомов
и
мо
-
лекул
их
тепловым
движением
,
называется
тепловым
или
температурным
излучением
.
Разные
тела
в
зависимости
от
температуры
и
химического
состава
испускают
лучи
различных
длин
волн
и
различной
интенсивности
.
Для
ко
-
личественной
оценки
процессов
теплового
излучения
вводятся
две
основ
-
ные
характеристики
:
1)
полная
,
или
интегральная
,
лучеиспускательная
способность
тела
R
(
Т
) –
энергия
,
испускаемая
с
единицы
площади
поверхности
тела
за
одну
секунду
по
всем
длинам
волн
при
данной
температуре
;
2)
спектральная
лучеиспускательная
способность
(
спектральная
плотность
излучения
)
r
l
T
–
энергия
,
излучаемая
телом
при
данной
темпе
-
ратуре
в
единичном
интервале
длин
волн
от
λ
до
λ
+
d
λ
:
λ
.
λ
T
dR
r
d
=
(1)
Всякое
тело
часть
падающей
на
него
энергии
поглощает
,
а
часть
от
-
ражает
.
Отношение
лучистой
энергии
,
поглощенной
телом
ко
всей
падаю
-
щей
на
него
энергии
,
называется
коэффициентом
поглощения
α
.
Тело
,
полностью
поглощающее
всю
падающую
на
него
энергию
,
на
-
зывается
абсолютно
черным
,
и
коэффициент
поглощения
для
него
α
= 1.
Для
абсолютно
зеркальной
поверхности
,
отражающей
всю
падающую
на
нее
энергию
,
α
= 0.
На
практике
для
разных
тел
0 <
α
< 1.
В
природе
не
су
-
ществует
тел
,
являющихся
абсолютно
черными
.
Они
могут
только
при
-
ближаться
по
своим
свойствам
к
абсолютно
черным
лишь
в
ограниченном
интервале
длин
волн
.
Опыты
показывают
,
что
тела
,
обладающие
большим
коэффициентом
поглощения
,
соответственно
обладают
и
большей
лучеиспускательной
5
способностью
.
Поэтому
излучательная
способность
абсолютно
черного
те
-
ла
максимальна
по
сравнению
с
другими
телами
.
Кирхгофом
был
сформулирован
закон
,
устанавливающий
указанное
выше
положение
:
отношение
лучеиспускательной
способности
к
коэффи
-
циенту
поглощения
не
зависит
от
рода
тел
и
является
для
всех
тел
одной
и
той
же
функцией
от
длины
волны
и
температуры
:
( )
λ
λ
λ
λ
λ
λ
1
2
...
λ
, .
α
α
α
T
T
T
T
T
T
n
r
r
r
f
T
æ
ö
æ
ö
æ
ö
ç
÷
ç
÷
ç
÷
ç
÷
ç
÷
ç
÷
=
= =
=
ç
÷
ç
÷
ç
÷
ç
÷
ç
÷
ç
÷
è
ø
è
ø
è
ø
(2)
Так
как
для
абсолютно
черного
тела
α
= 1,
то
отношение
лучеиспус
-
кательной
способности
к
коэффициенту
поглощения
для
данной
длины
волны
и
данной
температуры
для
всех
тел
есть
величина
постоянная
,
рав
-
ная
лучеиспускательной
способности
абсолютно
черного
тела
u
l
для
той
же
длины
волны
и
температуры
,
т
.
е
.
λ
λ
λ
λ
.
α
1
T
T
T
T
r
u
u
=
=
(3)
Из
этой
формулы
следует
,
что
r
l
T
=
a
l
T
×
u
l
T
,
(4)
т
.
е
.
лучеиспускательная
способность
любого
тела
равна
лучеиспускатель
-
ной
способности
абсолютно
черного
тела
для
той
же
длины
волны
и
тем
-
пературы
,
умноженной
на
коэффициент
поглощения
.
Для
практических
целей
из
закона
Кирхгофа
можно
сделать
сле
-
дующие
заключения
.
1.
Тела
,
обладающие
темной
и
шероховатой
поверхностью
,
имеют
коэффициент
поглощения
,
близкий
к
единице
.
Такие
тела
обладают
и
со
-
ответственно
большей
полной
лучеиспускательной
способностью
,
кото
-
рую
иногда
называют
энергетической
светимостью
.
2.
Всякое
тело
преимущественно
поглощает
те
лучи
,
которые
оно
само
испускает
.
На
рис
. 1
изображено
распределение
спектральной
плотности
излу
-
чения
u
l
T
абсолютно
черного
тела
по
дли
-
нам
волн
для
различных
температур
.
За
-
штрихованная
накрест
полоска
имеет
площадь
u
l
T
·
d
λ
и
пред
c
тавляет
собой
энергию
dR
(
Т
),
излучаемую
в
данном
ин
-
тервале
длин
волн
d
λ
при
температуре
Т
1
.
Полная
лучеиспускательная
способность
тела
R
будет
равна
:
λ
0
λ
T
R
u d
¥
=
ò
,
где
интеграл
распространен
на
весь
беско
-