Anomale Dispersion - Vorlesungssammlung Physik

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VORLESU
Dia
UL
AT - 2
Atomphysik
Natriumdampf
Folie
ITÄT
M
Anomale Dispersion
ERS
IV
PC-Programm
Sonstiges
Karte nur zur Benutzung in den Räumen der Universität Ulm, Vorlesungssammlung Physik
Anz. Blätter: 1
Datum: 02.02.98
Bearbeiter: Dollhopf W.
Stichworte:
Anomale Dispersion im Natriumdampf; Aufspaltung der Natrium D- Linie (mit
Dispersion); Dispersion des Natriumdampfes; Natrium D- Linie: Dispersion im NaDampf- Prisma
Zweck:
Darstellung der starken Dispersion des Natriumdampfes in der Nähe der beiden
Natrium D- Linien.
Dazu wird Licht einer Glühlampe durch ein Geradsichtprisma zu einem waagrechten
Streifen zerlegt. Im Farbfernsehbild sieht man den Spektralbereich von Grün bis Rot.
Das Licht geht zusätzlich durch ein evakuiertes Rohr in dessen Mitte ein Gradient an
Natriumdampfdichte aufrechterhalten wird: durch Heizen von Na bis zur Schmelze
erzeugt man einen Natriumdampfdruck, der nach oben hin abnimmt, denn dort wird
das Rohr mit Wasser gekühlt.
Ähnlich wie bei der Fatamorgana wird der Lichtstrahl in diesem Dichtegradient in
vertikaler Richtung abgelenkt. Die Stärke der Ablenkung wird durch die Größe des
Brechungskoeffizienten bestimmt. Ändert sich dieser in der Nähe der Absorptionslinien stark, so wird dort die Ablenkung des Lichtstrahls auch stark sein.
Bild:
Zubehör:
2 Tische (100 cm) gekoppelt
(evtl. 150 + 100, wenn Kamera auch auf dem Tisch)
Optische Bank 200 cm lang {neben 4}
Halogenlampe Leybold, eigener Kondensor abmontiert {74-2}
Transformator für die Lampe {74-2}
kleiner Kondensor {5-2}
1. Spalt (horizontal) {92-1}
Abschirmblech {94-5}
Linse: Objektiv Hektor** {91-3}
Natriumdampfprisma {56-1}
Frisches Natrium {9-7}
Vakuumpumpe
Netzgerät 2 x SD 40V, 50A parallel geschaltet {bei 75}
2. Spalt** (vertikal) {92-1}
Linse: Objektiv 1:3,5/150** {91-3}
Geradsichtprisma {92-1}
Farbfernsehkamera {60}
** jeweils auf einem Verschiebereiter montiert
Halogenleuchte
Spalt AbHektor
hori- schirmzontal blech
Na.Dampf-Prisma
Spalt
vertikal
Kleiner
Kondensor
51
58
68
Aufbau:
8
8
60
Objektiv Gerad1:3,5/150 sichtprisma
Farbkamera
26
40
73
Alle Bauteile entsprechend der Zeichnung auf der Optischen Bank montieren.
Das Na Dampf- Prisma wird Stirnseitig mit planparallelen runden Glasscheiben
abgeschlossen. Diese werden mit O- Ringen gedichtet und mit Gummis vor dem
Herabfallen geschützt.
Eine Öffnung in der Mitte ist für die Stromzuführung mit Heizwendel, die andere wird
mit einer hitzebeständigen Glasplatte verschlossen. Dichtung und Sicherung wie oben.
Vakuumpumpe anschließen und Rohr auf Dichtheit prüfen: Evakuieren und dann das
Druckmeßgerät bei geschlossenem Hahn beobachten.
Optische Abbildung:
1. Spalt mit parallelem Licht (kleiner Kondensor) beleuchten.
Die Spannung ist 6 V zum einstellen. Beim Versuch selbst wird dann Licht
absorbiert. Dann kann die Spannung auf 8, 10 oder 12 V erhöht werden.
1. Spalt mit Hektor auf den 2. Spalt scharf abbilden. Dabei soll das Licht durch die
obere Hälfte des Rohres gehen (sichtbar an den Fenstern).
2. Spalt mit Linse f = 150 mm auf das CCD der Kamera (Kameraobjektiv abnehmen)
abbilden. Das Geradsichtprisma muß dabei schon im Strahlengang sein.
Spaltbreiten: 1.Spalt so daß Streifen auf Fernsehbildschirm ca. 3 cm breit ist. 2. Spalt
möglichst eng, aber so, daß noch genügend Licht durchkommt.
Durchführung:
Ein Stück Natrium mit Pinzette aus dem Petroleum herausholen und mit einem Messer
ein ca. 0,5 cm³ großes Stück abschneiden. Dieses in einen Keramikdeckel legen und
auf die Heizwendel stellen. Glasfenster mit Gummis befestigen und evakuieren.
Wasserkühlung anschalten. Langsam anheizen, damit das Na nicht anfängt zu kochen
und gleich an der Decke hängt.
Wenn das Natrium geschmolzen ist, kann der Vakuumhahn geschlossen und die
Pumpe abgeschaltet werden. Heizung etwas reduzieren.
Jetzt müßte die Dispersion sichtbar sein. Bei guter Justierung sieht man die beiden
Linien des Natriums.
Nach dem Versuch alle Teile sorgfältig reinigen. VORSICHT beim Reinigen mit
Wasser: Natrium reagiert sehr heftig mit Wasser und bildet dabei ätzende Natronlauge.
Literatur:
R.W. Pohl, Einführung in die Physik, dritter Band, Optik und Atomphysik, Seite 177
Folie:
Folie mit Strahlengang vorhanden.