Опыты Кеплера и Ньютона. Гониометр Гримзеля

Опыт Кеплера. 1) Куб стеклянный (или кубический сосуд с водой). 2) Картонная коробочка. 3) Кусок миллиметровой бумаги. Картонная прямоугольная коробочка должна иметь ширину и глубину, одинаковые с кубом, так что куб плотно входит в коробочку (рис. 332). Поперек коробки на ее дно наклеивают миллиметровые деления.

Рис. 332. Установка лабораторной работы по способу Кеплера

Поставив перед собой коробочку, смотрят одним глазом на верхний продольный край коробочки так, чтобы виден был помимо куба задний край дна (рис. 333, луч ABD). Одновременно сквозь стеклянный кубик видна точка (деление) С дна.

Рис. 333. Чертеж к лабораторной работе по способу Кеплера

По миллиметровым делениям определяют расстояние АЕ и СЕ) тогда, обозначая через а угол падения СВЕ и через b угол преломления FBD = АВЕ = 45°, имеем:

По тангенсу находят угол а и затем вычисляют показатель преломления.

Опыт Ньютона. 1) Особый прибор. 2) Источник света. 3) Отвес. 4) Вода.

Прибор состоит из деревянной планки AB, которая вращается вокруг оси С, укрепленной на стойке D (рис. 334). На планке укреплены экран Е и диоптр F с отверстием (d = 5 мм); над диоптром F непосредственно привязан к планке стакан с ровным плоским дном. Отверстие в диоптре и отмеченная точка К на экране Е должны находиться на продольной оси KL стакана, параллельной планке AB. К планке приделан транспортир Р; его центр должен совпадать с осью вращения С.

Рис. 334. Прибор Ньютона

В точке С подвешен отвес N. Луч неизменного направления QL (удобно брать солнечный) пускают на стакан с водой и приводят планку в такое положение, чтобы световой зайчик на экране Е попал в точку К. Тогда по транспортиру найдем угол ACN, равный углу преломления KQP. Выливаем воду из стакана и поворачиваем планку так, чтобы зайчик опять попал в точку К; тогда угол ACN даст величину угла падения LQH. По углам вычисляем показатель преломления.

Гониометр Гримзеля. 1) Прибор. 2) Пять ползушек. 3) Три линзы. 4) Щель. 5) Диафрагма с волоском. 6) Призма. Гониометр Гримзеля заслуживает внимания вследствие простоты своей конструкции, допускающей самодельное изготовление.

Прибор состоит из двух деревянных планок AB и АС (примерно l = 30 см; h = 5 см; b = 1 см), соединенных концами при помощи петли А; две другие планки ED и DF, более короткие, одинаковой длины (l = 8—10 см), тоже соединены концами на петле и опять на петлях приделаны к длинным планкам на расстояниях от их общей оси вращения, равных длине коротких планок. Таким образом получается из планок ромб AEDF (рис. 335).

Рис. 335.

У петель А и D надо вынуть осевые стержни и заменить более длинными, чтобы концы выдавались в виде осей наружу на 1 см. На ось А надевается плотно трубочка Н, припаянная под прямым углом к металлическому кружку K (d = 8— 10 см) с боковым отростком L, служащим продолжением радиуса. Вдоль отростка прорезана щель (l = 11—12 см). Она начинается у самого кружка; на кружок наклеивается бумажный круг с градусными делениями, причем нулевой диаметр проходит через прорез; от нуля идет счет делений в обе стороны. На одной из планок имеется указатель (стрелка М) для отсчета делений.

На планке СА при помощи двух жестяных (или деревянных) ползушек устанавливаются экран со щелью N (b = 2 мм) и собирающая линза Q. На планке AB помещают линзу R (объектив), диафрагму S (d = 1,5 см) с вертикальным волоском посередине и линзу Т (окуляр); линзы выбираются из очковых стекол; у линз Q и R фокусное расстояние примерно должно равняться 15 см; линза Т более коротко фокусная играет роль лупы (с фокусным расстоянием около 8 см).

Экраны N к S должны находиться в фокусе линз Q и R; чтобы этого достигнуть, наводят линзу на отдаленный предмет и добиваются резкого изображения на экране (рядом с отверстием); через линзу Т должен быть отчетливо виден волосок в диафрагме S.

В качестве источника света для освещения щели N применяется монохроматическое (однородное по цвету) пламя, например пламя горелки, окрашенное парами натрия.