Файл: Екі диэлектрлік орталарды шекарасындаы шаылу жне сыну задарын зерттеу.doc

2.4. Жартышар материалы үшін сыну коэффициентін (3) теңдеу бойынша есептеу, алынған нәтижені № 1 кестеге жазыңыздар.2.5. № 2 кесте бойынша материалды анықтап салыстырмалы сыну көрсеткішін оның дәл мәнінен салыстырмалы ауытқуын есептеңіздер. Орындалған жұмыс бойынша қорытынды жасаңыз.№ 2 кестеМатериалдың сыну коэффициенті ( 20°С, түсі жасыл сәулелер үшін)

Зат	Сыну коэффициенті
Оптикалық шынылар	1,51 ÷ 1,805
Алмас	2,4195
Корунд (сапфир, рубин, А1203) .	1,768
Күміс хлориді	2,09
Полистирол (15°С)	1,592
Полиметакрилметил (органикалық шыны)	1,491
Мұз (0°С)	1,309
Су	1,33
Ауа	1, 0003

3. 
   Бақылау сұрақтары
   

3.1. Алмас үшін толық ішкі шағылудың шекті бұрышы 24^о. Алмасты суға салғанда ол қалай өзгереді?3.2. Жарық энергиясының оптикалық жарықжетекшісіндегі шығындары оның майысқанына тәуелді ме?3.3. Нүктелік жарық көзінен шығатын жарықтың оптикалық тығыздығы көп ортадан оптикалық тығыздығы аз ортаға таралғанда энергиясының улесі сыну коэффициентіне қалай тәуелді болады және неге? № 3 лабораториялық жұмыс

---

Диэлектрлік материалдағы жарықтың дисперсиясын зерттеу

Жұмыстың мақсаты: жарықтың дисперсия құбылысын және дисперсиялық спектрлік қондырғыларды зерттеу.1. Қысқаша теориялық мәліметтер Көрінетін жарықтың құрамында толқын ұзындықтары әртүрлі монохромат толқындар болады. Қызған денелердің (қыздыру лампалары) шығаратын сәулелері көрінетін жарықтың толқын ұзындықтар аралығын үздіксіз толтырады. Осындай сәулелер ақ жарық деп аталады. Газдық разрядты лампалардың және басқа көптеген жарық көздерінің шығаратын сәулелерінің құрамында толқын ұзындықтары іріктелген кейбір монохромат құраушылары болады. Сәулелердің монохромат құраушыларының жиыны спектр деп аталады. Ақ жарықтың спектрі үздіксіз болады, ал жарықты заттың атомдары шығаратын көздердің спектрі дискретті болады. Сәулелердің спектрлерін зерттейтін құралдар спектрлік құралдар деп аталады. Жарық сәулелерін спектрге жіктеу үшін ең қарапайым спектрлік құралда призманы қолданады (1 сурет). Призманың жұмыс принципі дисперсия құбылысына негізделген, б.а. заттың n сыну көрсеткішінің жарықтың  толқын ұзындығына тәуелділігі.1 сурет.Призманың көмегімен сәулелерді спектрге жіктеу.Л1 линзаның фокалдық жазықтығында орналасқан S саңылауға зерттелетін сәулелер түседі. Құралдың бұл бөлігі коллиматор деп аталады. Линзадан шығатын жарықтың параллель шоғы Р призмаға түседі. Дисперсия нәтижесінде толқын ұзындықтары әртүрлі сәулелер призмадан әртүрлі бұрышпен шығады. Л2 линзаның фокалдық жазықтығында сәулелер фокусталатын экран немесе фотопластинка орналасады. Экранның әр жерлерінде толқын ұзындықтары әртүрлі жарықта S саңылаудың бейнесі пайда болады.Ақ жарықтың спектрге жіктеу тәжірибесін ең алғашқы рет 1672 ж. И. Ньютон жасаған. Призмаларды жасайтын мөлдір қатты заттардың (шыны, кварц) сыну көрсеткіштері көрінетін жарық аралығында толқын ұзындықтары өскен сайын кемиді. Сол себептен призма көк және күлгін сәулелерді ең көп сындырады, ал қызыл сәулелерді ең аз сындырады. Бірқалыпты кемитін n() тәуелділігі қалыпты дисперсия деп аталады. Абсолют сыну көрсеткіші аз ортаны оптикалық тығыздығы аз орта деп атайды. Толқын ұзындығы азайған сайын сыну көрсеткішінің ұлғаю жылдамдығы өседі және D=n /. (2)заттың дисперсиясы деп аталатын шамада  кеміген сайын өседі. Дисперсияның осындай тәуелділігі қалыпты дисперсия деп аталады. Қалыпты дисперсия аумағындағы n() тәуелділігі жұықтап келесі формуламен бейнеленеді:

---

бұл жерде a¸ b¸ c, ... - әр зат үшін эксперименттен анықталатын тұрақты шамалар. Көптеген жағдайлар үшін бұл формуланың бірінші екі мүшесімен шектелген жеткілікті болады, олай болса Спектрлік құралдың дисперсиясы D_с деп оның толқын ұзындықтары әртүрлі ₁, ₂, ..., _n сәулелерді толқын ұзындықтарына сәйкес әртүрлі ₁, ₂, ..., _n бұрыштарға сындыратын қабілетін айтады. Құралдың дисперсиясының шамасы келесі қатынастан анықталадыD_с (2) 2. Жұмыстың орындалу реті2.1. Оптикалық орындыққа 2 суретте көрсетілген оптикалық сұлбаны жинаңыздар:2 сурет.2.2. Жұмыстың терезесінен жартышар материалын таңдаңыздар n.2.3. 0÷90^о аралығында центрге қатысты жартышарды айналдырып, лазердің үш сәулесі үшін жартышардың жазық қырының 3÷4 орналасуы үшін түсу және сыну бұрыштарын тіркеп, оларды № 2 кестеге жазыңыздар және осы бұрыштардың синустарын есептеңіздер.№ 2 кесте

№	Жартышар жазық қыры мен горизонт арасындағы бұрыш	Сәуле-нің  түсу бұрышы	Sin 	Сәуленің  сыну бұрышы	Sin 	Салыстырмалы сыну коэффициенті	Сәулелердің толқын ұзындықтары
1							400 nm
							550 nm
							630 nm
2							400 nm
							550 nm
							630 nm
3							400 nm
							550 nm
							630 nm
4							400 nm
							550 nm
							630 nm

---

2.4. Жартышардың қырының әр орналасуы үшін салыстырмалы сыну коэффициентін еспетеп, алынған нәтижені № 1 кестеге жазыңыздар, № 2 кесте бойынша жартышар материалын анықтаңыздар.№ 2 кестеМатериалдың сыну коэффициенті ( 20°С, түсі жасыл сәулелер үшін)

Зат	Сыну коэффициенті
Оптикалық шынылар	1,51 ÷ 1,805
Алмас	2,4195
Корунд (сапфир, рубин, А1203) .	1,768
Күміс хлориді	2,09
Полистирол (15°С)	1,592
Полиметакрилметил (органикалық шыны)	1,491
Мұз (0°С)	1,309
Су	1,33
Ауа	1, 0003

2.5. Барлық толқын ұзындықтары үшінсалыстырмалы сыну коэффициентінің орташа мәнін есептеңіздер.2.6. (1) формула бойынша көрінетін аумақта жартышар материалының орташа дисперсиясын есептеңіздер.2.7. Корунд үшін тек қызыл сәуле ғана сынатын ал басқа сәулелер толық ішікі шағылуға ұшырайтын шекті түсу бұрышын анықтаңыздар.2.8. Сыну көрсеткіштің сәулелердің толқын ұзындығына тәуелділік (материал дисперсия) графигін тұрғызыңдар.3. Бақылау сұрақтары3.1. Заттың дисперсия дегеніміз не?3.2. Сындырушы дисперсиялық фильтрдің жұмыс принципін түсіндіріңіз?3.3. Құралдың дисперсиясы қай жағдайда артық болады: сәулелердің оптикалық тығыздығы артық ортаға шыққанда ма немесе оптикалық тығыздығы кем ортаға шыққанда ма? № 4 лабораториялық жұмысБеттері сфералық жұқа линзаның жұмысын зерттеуЖұмыстың мақсаты: қарапайым нүктелік жарық көздерінің көмегімен оң және теріс жұқа линзалардың жұмысын зерттеу.1. Қысқаша теориялық мәліметтер Линза деп екі сфералық бетпен шектелген мөлдір денені атайды. Егер линзаның қалыңдығы оның сфералық беттерінің қисықтық радиустарынан анағұрлым аз болса онда ол жұқа линза деп аталады. Оптикалық құралдар барлығының құрамында линзалар болады. Линзалар жинақтауыш және шашыратқыш деп бөлінеді. Жинақтауыш линзаның орта жағы шеттерімен салыстырғанда қалың болады, ал шашыратқыш линзаларда керісінше, орта жағы жіңішке болады (1 сурет).

---

1 сурет.(а) жинақтауыш және (б) шашыратқыш линзалар мен олардың белгілеулері.Сфералық беттердің қисықтық центрлерінен өтетін түзу линзаның бас оптикалық осі деп аталады. Жұқа линзалар үшін бас оптикалық ось линзамен бір нүктеде қиылысады деп есептеуге болады және бұл нүкте линзаның оптикалық центрі деп аталады. Линзаның оптикалық осінен өткен сәуле бастапқы таралу бағытынан ауытқымай тралады. Оптикалық центрден өтетін түзулердің барлығы қосымша оптикалық осьтер деп аталады. Линзалардың негізгі қасиеті болып заттардың кескіннін беру табылады. Кескіндер тура және кері, шын және жалған, үлкейтілген және кішірейтілген болады. Кескінді жұқа линзаның формуласынан есептеуге болады. Заттан линзаға дейінгі қашықтықты а деп белгілейік және оның таңбасын теріс деп алайық, өйткені линзадан затқа дейінгі қашықтық жарық сәулелерінің бағытына қарама-қарсы. Линзадан кескінге дейінгі қашықтықты а´ және таңбасын оңдеп алайық, өйткені қашықтық сәулелердің бағытымен бағыттас. Жұқа линзаның формуласы: (1)f´ фокустық қашықтыққа кері пропорционал D шаманы линзаның оптикалық күші деп атайды. Оптикалық күштің өлшем бірлігі – 1 диоптрия (дптр). Диоптрия – фокустық қашықтығы 1 м тең линзаның оптикалық күші: 1 дптр = м^-1. Линзалардың фокустық қашықтықтарының таңбалары әртүрлі болады: жинақтауыш линза үшін фокус линзадан ары кескін кеңістігінде орналасады f´ > 0, шашыратқыш линза үшін фокус линзаның алдында зат кеңістігінде орналасады f´ < 0. а және а´ шамалары да таңбалар ережімен анықталады: шын затпен шын кескін (нақты жарық көздері) үшін а < 0 және а´ > 0; жалған жарық көздері мен жалған кескіндер үшін а < 0 және а´ < 0. Заттың линзаға дейінгі қашықтығына байланысты кескіннің өлшемдері өзгереді. Линзаның сызықты үлкейтуі K´ деп кескіннің h´ және заттың h сызықты өлшемдерінің қатынасын айтады. h´ шамасы оң немесе теріс болуы мүмкін, ол кескіннің түзу немесе кері болуына байланысты. h шамасы оптикалық осьтен жоғары орналасқан болса оң болады. Сондықтан түра кескіндер үшін K´ > 0, ал кері кескіндер үшін K´ < 0. 2 және 3 суреттердегі үшбұрыштардың ұқсастығынан жұқа линзаның үлкейтуі үшін формуланы алу оңай:

---