БУГЕР ЗАҢЫН ЗЕРТТЕУ ЖӘНЕ ОПТИКАЛЫҚ ОРТАНЫҢ ЖҰТЫЛУ КӨРСЕТКІШІН ӨЛШЕУ

8.1. Жұмыстың мақсаты

Жарықтың затта жұтылуын, Бугер және Френель заңдарын тексеру.

8.2. Қысқаша теориялық кіріспе.

Тәжiрибелерден белгілі жазық жарық толқыныны затта тараған кезде оның интенсивтілігі біртіндеп азая бастайды. Бұл (жарықтың адсорбциясы) жарықтың затта құбылысы деп аталады. Бұл толқынның электромагниттi өрiсiнiң энергиясының басқа энергия түрлеріне түрленуімен байланысты (көбінесе жұтылған жарық негізінде қызатын зат бөлшектерiнiң хаосты жылулық қозғалысының энергиясына жұмсалады).

Бугер заңы - жарықтың параллел монохроматты шоғының жұту қабілеті бар заттық ортада тарау барысында бiртiндеп әлсiретуiн анықтайтын заң.

Егер қалыңдығы d болатын затқа енетiн жарықтың шоғының энергиясы I₀ болса, онда заттан шыққан жарық шоғының энергиясы Бугер заңа бойынша келесі түрде өрнектеледі:

(8.1)

мұндағы, d-қабаттың қалыңдығы, α-жұтылу коэффициенті.

Жұтылу коэффициентінің (α) сандық мәні l/α мәніне тең d-қабаттың қалыңдығына сәйкес келеді және одан өткеннен кейін оның интенсивтілігі e=2,72 есеге азаяды. Бұл заңдылық заттағы жарық толқынының интенсивтілігі экспонента бойынша азаятынын көрсетеді. Егер жарық қалыңдығы d болатын материалдан өткен кезде оның интенсивтілігі N ретке азайса, қалыңдығы 2d болатын материалдан өткен кезде N² ретке азаяды (8.1-суретті қараңыз).

8.1-сурет. Жарық интенсивтілігінің материал қалыңдығына тәуелділігі

8.2.1. Түссiз шыныдан жарықтың өтуін және жұтылуын анықтау

Ортаның жарық өткiзуi қасиеті τ’ ортадан өткен Ф жарық ағынының түскен Ф₀ жарық ағынына қатынасы арқылы анықталады. Егер жарық ағыны өткізу коэффициенті болатын бірнеше ортадан өткен болса, онда жүйенің өткізу коэффициенті келесі түрде анықталады:

(8.2)

Жарық өткізгіштікке кері мәннің логарифмі оптикалық тығыздық деп аталады . Бірнеше М ортадан құралған жүйенің оптикалық тығыздығы келесі түрде анықталады . Көріп отырғанымыздай аддитивтілік заңы орындалады. Бұл жерде τ және D мәндерін анықтайтын формулалардың түсуші жарық монохроматты, орта селективті немесе түсуші жарық спектрінің құрамы әртүрлі және орта селективті емес болған жағдайда орындалады.

Тәжірибеде a мәнін өлшеу барысында, жарықтың белгілі бір бөлігінің зерттелетін зат бетінен шағылатынын ескеріп шамалы түзетулер енгізіп отыру қажет (мысалы Френель формуласы арқылы).

Түссіз шыныдан жасалған пластинаның жарық өткізгіштігі келесі формула бойынша есептеледі:

(8.3)

Мұндағы - тегістелген бірт беттен шағылу коэффициенті; - өткізу бірліктері арқылы берілген шағылуды түзету көрсеткіші.

мәнін түзету көрсеткіші келесі формула бойынша есептеледі:

(8.4)

n – сыну көрсеткіші.

Жұту көрсеткіштері бірдей М пластинадан құралған жүйе үшін

(8.5)

Тәжірибе бойынша анықталып отырған α жұтылу коэффициенті келесі формула бойынша есептелінеді:

немесе (8.6)

Мұндағы lge = 0,4343; d – мәні см өлшенеді.

Қалыңдықтары d₁ және d₂ болатын қабаттардан өткен жарықтың интенсивтіліктері I₁ және I₂ мәндерін өлшейтін болсақ, жұтылу коэффициентін төмендегі өрнектен анықтап алуымызға болады:

(8.7)

8.2.2. Шыны пластинаның жарық өткізгіштігін анықтамалық мәліметтер бойынша есептеу

Шыны пластинаның жарық өткізгіштігін каталогтағы анықтамалық мәліметтер бойынша (ЦВЕТНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО И ОСОБЫЕ СТЕКЛА. Каталог. Москва, 1990) есептеу кезінде, жұтылу коэффициентінің кестеде көрсетілген және мәндері жоғарыда келтірілген α коэффициентімен келесі қатынас арқылы байланысатынын ескеру қажет:

(8.8)

8.3. Тәжірибелік қондырғының сипаттамасы

8.2-сурет. Қондырғының функционалдық сызбасы

Тәжірибелік қондырғының функционалдық сызбасы 8.2-суретте келтірілген.

Қондырғының құрамына:

1 - Жарық көзі (жатылай өткізгішті лазер);

2 - Зерттелінетін объект (бейтарап шыны пластиналар жиыны);

3 - Жарық қабылдағыш (фотоқабылдағыш);

4 - Тіркеуші құрылғы (мультиметр) кіреді.

Тәжірибелік қондырғының сыртқы көрінісі 8.2-суретте, сызбасы 8.3-суретте келтірілген.

Зеттеу жұмысы үшін жұту қабілеті бар НС6 бейтарап шынысынан даярланған пластиналар қолданылады. Пластиналардың параметрлері 8.1-кестеде келтірілген.

8.1-кесте

Жұту қабілеті бар НС6 бейтарап шынысынан даярланған пластиналардың параметрлері

Толқын ұзындығы, , , .

8.3-сурет. Қондырғының сызбасы

8.4. Жұмыс тапсырмалары және эксперимент әдістемесі

8.4.1. Жарық қаблдағышты мультиметрге қосу;

8.4.2. Мультиметрді қосып, тоқты өлшеу режимін таңдау;

8.4.3. Лазерді қосып, қондырғыны 10 мин бойына қыздыру;

8.4.4. Мультиметр арқылы зерттелінетін объект жоқ кездегі лазерлік сәуленің интенсивтілігіне сәйкес келетін анықтау.

8.4.5. Пластиналарды 8.1-кестеде көрсетілген рет бойынша орналастырып, көрсеткішін өлшеу.

Таблица 8.1.

8.4.6. 8.4.4 және 8.4.5 өлшеулерді барлық комбинациялар үшін қайталап, алынған нәтижелерді кестеге енгізу.

8.4.7. Анықталық мәліметтерді қолдана отырып барлық пластиналар жиыны үшін мәнін есептеп кестеге енгізу.

8.4.8. Тәжірибе нәтижелері бойынша , және α мәндерін есептеп кестеге енгізу. мәнін анықтау. Анықтамалық мәліметтермен салыстыру (салыстыру кезінде (8.8) формуланы қолданыңыздар).

8.4.9. қалыңдықтары үшін, анықтамалық мәліметтерді қолдана отырып мәнін есептеу.

8.4.10. Алынған нәтижелер бойынша , , мәндерінің -нан тәуелділік графигін тұрғызыңыз. Алынған нәтижелерді түсіндіріңіз.

8.5. Бақылау сұрақтары

8.5.1. Ламберт-Бугер заңының формуласын қорытыңыз.

8.5.2. Жарық өткен ортамен не түсіндіріледі?

8.5.3. Жарықтың өтуі мен жұтылуы арасындағы байланыс қандай?

8.6. Әдебиет

7.6.1. Ландсберг Г.С. Оптика. -М.: Наука, 1976.

7.6.2. Физический практикум. Электричество и оптика. Под ред. В.И. Ивероновой. -М.: Наука, 1968.

7.6.3. Кортнев А.В. и др. Практикум по физике. -М.: Высшая школа, 1965.

7.6.4. Жуманов К.Б. Оптика. Алматы: Казахский

12
• 3
• 4
• Далее ⇒