EXPERIMENT: 1

Object: To find the wavelength of Sodium light by Newton’s ring.

Apparatus required: A Plano convex lens of large radius of curvature, opticalarrangement for Newton’s rings, plane glass plate; sodium lamp and travelingmicroscope.Formula used: The wavelength of light is given by the formula

λ =D n2+p –Dn2 / 4pR

Where D n+p = diameter of (n+p)th ringDn = diameter of n 

th ring,

P = an integer number,R = radius of curvature of the curved face of the Plano- convex lens.

Procedure:(1) If a point source is used only then we require a convex lens otherwise while using

an extended source, convex lens L1 is not required.(2) Before starting the experiment the glass plates G1 and G2 and the plano convex

lens should be thoroughly cleaned.(3) The centre of lens L2 is well illuminated by adjusting the inclination of glass

plate G1 at 45.(4) Focus the eyepiece on the cross-wire and move the microscope in the vertical

plane by means of rack and pin on arrangements till the rings are quite distinct.Clamp the microscope in the vertical side.

(5) According to the theory, the centre of the interference fringes should be dark butsometimes the centre appears white. This is due to the presence of dust particlesbetween glass plates G2 and plano-convex lens L2. In this case the lens should beagain cleaned.

(6) Move the microscope in a horizontal direction to one side of the fringes. Fix upthe crosswire tangential to the ring and note this reading. Again the microscope ismoved in the horizontal plane and the cross wire is fixed tangentially to thesuccessive bright fringes noting the vernier readings till the other side is reached.This is shown in fig. (2)

(7) The radius of curvature of the plano-convex lens is determined by Boy’s methodas discussed below:If an object is placed at the principal focus of convex lens placed over a planemirror, its image is formed at same point and the distance from the lens is equal tothe focal length f of the lens as shown in fig. (3i).

If the mirror is removed and the object is moved along the axis, a position willcome where the image of the object formed by the lens coincides with object asshown in fig. (3ii). If the direction of a ray starting from O is such that it isincident normally on the spherical surface, the ray returns to its previous path andforms the images at the same point. Since the refracted ray is normally incident onthe surface, it appears to come from the centre of curvature C. Hence in this caseTO=u and TC=v=R we have

.Knowing the value of u, the value of R can be calculated because the value of f is alreadyknown with the help of fig. (3i).The radius of the curvature can also be determined by the using a spherometer. In this

case Where l is the distance between the two legs of the spherometer as shown in fig.(4).H is the difference of the readings of the spectrometer when it is placed on the lens aswell as when placed on the plane surface.

RESULT: The mean wavelength λ of sodium light = …0 A

Standard mean wavelength λ= …0 APercentage Error = …%

SOURCES OF ERROR and PRECAUTION:(1) Glass plates and lens should be cleaned thoroughly.(2) The lens used should be of large radius of curvature.(3) The sources of light used should be an extended one.(4) Before measuring the diameter of rings, the range of the microscope should beproperly adjusted.(5) Crosswire should be focused on a bright ring tangentially.(6) Radius of curvature should be measured accurately.

VIVA- VOCEQ.1. What is Newton’s ring?Q.2. Why are these rings circular?Q.3. Why do you an extended source of light here?Q.4. Why do the rings get closer as the order of the rings increase?Q.5. On what factors does the diameter of ring depend?Q.6. Do you get rings in the transmitted light?Q.7. Why Is the centre of the ring dark?Q.8. Sometimes the centre is bright. Why?Q.9. What will happen when the glass plate is silvered on its front surface?Q.10. What will happen when sodium lamp is replaced by white light source?Q.11. What will happen if a few drops of a transparent liquid are introduced

between the lens and plate?Q.12. Why do we make the light fall on the convex lens normally? What will happen

if the light incident obliquely?Q.13. How can you determine R?

Figure1

Table for determination of (D2n+p – D2n) :

Figure 2 Figure 3

OBSERVATION: Value of one division of the main scale=…cm.No of division on the vernier scale=…Least count of the microscope = …cm.

Table for determination of R:

S.No Position of Position of f. cm Position ofobject lens

placed onplane lens in

absence of

No.OfTherings

Micrometerreading

Diameter

D=(a-b)cm.

2D

=(a-b)2

2cm

(D2n+p - D2n)

2cm

Mean

2Cm

p

LeftEnda cm.

RightEndb cm.

201918171615141312111098765

….…….….……………………………….

…………………………………………

……………………….….……………

…………………….….…………………

… 8

plane u        R = uf /f-u cmS.No Spherometer Reading

h =(b-a)cm.

Mean hcm.

Zero reading on planesurface

Reading on lens

M.S V.S Totalcm.

M.S V.S Totalcm.

123

………

………

(a)………

………

………

(b)………

………

………

mirror mirror123

………

………

………

………

………

………

Using spherometer method:

Distance between the two legs of spherometer l = …cms.

Calculations:

Using Boy’s method:R = uf /f-u = …cms

Using Spherometer method:R = (l2 / h ).+ (h / 2)

The wavelength of sodium light is given by:λ = (D2n+p - D2n)/ 4pR = …

0 A

The value of (D2n+p – D2n) can also be obtained using a graph as shown in fig.(5). Thegraph is plotted between the square of diameter of the ring along Y-axis andcorresponding number of ring along X-axis.

Figure 4 Graph

Experiment   No.2

Object: To find the wavelength of Sodium light by Fresnel’s biprism experiment.

Apparatus used: Optical bench with uprights, sodium lamp, biprism, convex lens, slitand micrometer eye piece are already fitted on the optical bench.

Formula used: The wavelength λ of the sodium light is given by the formula in caseof biprism experiment.

λ = β 2d / DWhere β = fringe width,

2d = distance between the two virtual sources,D = distance between the slit and screen.

Again 2d = √ (d1d2)Where d1 = distance between the two images formed by the convex lens in one position.

d2 = distance between the two images formed by the convex lens in the secondposition.

Description of the Apparatus:Two coherent sources, from a single source, to produce interference pattern are obtainedwith the help of a Bi-prism. A bi-prism may be regarded as made up of two prisms ofvery small refracting angles placed base to base. In actual practice a single glass plate issuitably grinded and polished to give a single prism of obtuse angle 170 

0 leavingremaining two acute angles of 30’ each.The optical bench used in the experiment consists of a heavy cast iron base supported onfour leveling screws. There is a graduated scale along its one arm. Te bench is providedwith four uprights which can be clamped anywhere and the position can be read bymeans of Vernier attached to it. Each of the uprights is subjected to the followingmotions:i) Motion along benchii) Transverse motioniii) Rotation about the axis of the up[right.iv) With the help of the tangent screw, the slit and bi-prism can be rotated in their

own vertical planes.The bench arrangement is shown in the fig.

Action of Bi-prism:The action of the Bi-prism is shown in the fig.Monochromatic light source S falls on two points of the prism and is bent towards thebase. Due to the division of wavefront, the refracted light appears to come from S1 andS2. The waves from two sources unite and give interference pattern. The fringed arehyperbolic, but due to high eccentricity they appear to be straight lines in the focal planeof eyepiece.

Procedure:Adjustments:i) Level the bed of optical bench with the help of spirit level and leveling screws.ii) The slit, Bi-prism and eye-piece are adjusted at the same height. The slit and the

cross wire of eye piece are made vertical.iii) The micrometer eye piece is focused on cross wires.iv) With an opening provided to cover the monochromatic source, the light is allowed

to incident on the slit and the bench is so adjusted that light comes straight alongits lengths. This adjustment is made to avoid the loss of light intensity for theinterference pattern.

v) Place the bi-prism upright near the slit and move the eye piece sideways. See thetwo images of the slit through Bi-prism; if they are not seen, move the upright ofBi prism right angle to the bench till they are obtained. Make the two imagesparallel by rotating bi-prism in its own plane.

(1)    Table for fringe width β:

vi) Bring the eye piece near to the bi prism and give it a rotation at right angle of thebench to obtain a patch of light. As a matter of fact, the interference fringes areobtained in this patch provided that the edge of the prism is parallel to the slit

vii) To make the edge of the Bi prism parallel to the slit, the bi prism is rotated withthe help of tangent screw till a clear interference pattern is obtained. These fringescan be easily seen even with the naked eye.

viii) The line joining the centre oft the slit and the edge of the Bi prism should beparallel to the bed of the bench. If this is not so, there will be a lateral shift and theremoval is most important. This is shown in the fig.

(a) In order to adjust the system for no lateral shift, the eyepiece is slowly movedaway from Bi-prism; the fringes will move to the right or left but base screwprovided with Bi-prism, is moved at right angle to the bench in such a direction sothat bridge in such a direction as to bring the fringes back to their originalposition.

(b) Next move the eye piece towards the bi-prism; the fringe system will movetowards right or left but this time, they are brought to their original position bymoving the screw of eye piece.On using the above process repeatedly, the lateral shift is removed.

Measurements:(A) Measurement of fringe width (β):i) Find out the least count of the micrometer screw.ii) Place the micrometer screw at such a distance from bi prism where fringes are

distinct, bright and widely spaced, say 120 cms.iii) The cross wire is moved on one side of the fringes to avoid backlash error. Now

the cross wire is fixed at the centre of a bright fringe.iv) The crosswire is now moved and fixed at the centre of every second fringe. The

micrometer readings are noted. From these observations β can be calculated.(B) Measurement of D:

The distance between the slit and eyepiece uprights is noted. This distance givesD.The value of D is corrected for the bench error.

(C) Measurement of 2d:The distance 2d between the two virtual sources can be measured with the help offig.i) To obtain the value of 2d, the positions of slit and Bi-prism uprights are notdisturbed.ii) A convex lens is introduced between Bi-prism and eye-piece and moved inbetween to obtain the second position where again two sharp and focused images

No. offringes

Micrometerreading (a)

No. offringes

Micrometerreading (b)

Diff. for 20fringes a-b

Mean for 20fringes

Fringe widthΒ=[Mean/20]M.S V.S Total M.S V.S Total

are obtained. The distance between two images is noted. In the first position thedistance is noted by d1

iii) The lens is again moved towards the eye-piece to obtain the second positionwhere again two sharp and focused images are obtained. The distance in this caseis denoted by d2. Knowing d1 and d2 , 2d can be calculated by using the formula:

2d = √ (d1 d2)

Result: Wavelength of sodium light λ = 0A

Standard value of λ = ..0A

% Error = …%

Precautions and Sources of Error:i) The setting of uprights at the same level is essential.ii) The slit should be vertical and narrow.iii) Fringe shift should be removed.iv) Bench error should be taken into account.v) Crosswire should be fixed in the center of the fringe while taking observations for

fringe width.vi) The micrometer screw should be rotated only in one direction to avoid backlash

error.vii) The fringe width should be measured at a fairly large distance.viii) Convex lens of shorter focal length should be used (f = 25 cms. approx)ix) Motion of eyepiece should be perpendicular to the lengths of the bench.

VIVA VOCE

1 What do you mean by interference of light?2 Is there any loss of energy in the interference phenomenon?3 What are the different types of interference?4 What are interference fringes?5 What is a Bi-prism?6 Why are the refracting angles of the two prisms made so small?7 What is the purpose of the Bi-prism?8 What is the effect of changing the distance between the slit and bi-prism on the

fringe –width?9 How o you measure 2d?10 How will you locate zero order fringes in Bi-prism experiment?11 How can you measure the thickness of mica sheet?12 Are the bi-prism fringes perfectly straight?13 What is the construction of sodium lamp?Observations:

Pitch of the screw = ….cmNo. of divisions on the micrometer screw = ….cmL.C of micrometer screw = ….cm

cms. cms.135791113151719

………….…..……….…

…………………………

………….…..……….…

21232527293133353739

………….…..……….…

………….…..……….…

………….…..……….…

………….…..……….…

….. ……

S.No.

Micrometer Reading2d = √(d1 d2) Mean 2dI st position of the

lens2 nd position of thelens

(2)    Measurement of D:

Calculations:

Iimage

IIimage

.d1 Iimage

IIimage

.d2

123

………

………

………

………

………

………

………

………

Position of upright carrying slit = ….cmsPosition of upright carrying the eyepiece = ….cmsObserved value of D = ….cmsValue of D for bench error = ….cms.

Measurement of 2d:

.λ = β.2d/D = …0A

Figure 1Figure 2

Figure 3

Figure 4Color of Spectralline

.λ0

.λ0Standard A

%Error

Violet IViolet IIBlueBlue GreenGreenYellow IYellow IIRed

….….….…….………

………….….….……

…………………….

EXPERIMENT   NO.   3

Object: To find the wavelength of white light with the help of a plane transmissiondiffraction grating.Apparatus required: A diffraction grating, spectrometer, mercury lamp, prism,reading lens.Formula used: The wavelength λ of any spectral lines can be calculated by theformula:

(a +b) sin θ = n λ

or λ      =   (a   +b)   sin      θ n

where (a +b) = grating elementθ = angle of diffractionn = order of the spectrum

Procedure for the determination of angles of diffraction:The spectrum obtained in a grating is shown in fig.(1) Rotate the telescope to the left side of direct image and adjust the different

spectral lines (violet, green and red) turn by turn on the vertical cross wire for firstorder. Note down the reading of both the verniers in each setting.

(2) Rotate the telescope further to obtain the second order spectrum and again the

Result: The wavelength is given in the table.

spectral lines on the vertical cross wire and note the readings.(3) Now rotate the telescope to the right of the right of the direct image and repeat the

above procedure for first order as well as for second order.(4) Find out the difference of the same kind of verniers (V1 fromV1 and V2 fromV2)

for each spectral line in the first order and then in the second order. The angle istwice  the angle of diffraction for  that particular color. Half of  it will be angle ofdiffraction.

(5) Find out the angles of diffraction for other colors in first and second orders.

Sources of error and Precautions:(1) Before performing the experiment, the spectrometer should be adjusted.(2) Grating should be set normal to the incident light.

Order ofspectrum

Color oflight

Kinds ofvernier

Spectrum on leftside, reading oftelescope

Spectrum on rightside, reading oftelescope 2θ = a-b Mean

degreesM.S V.S Total(a)degrees

M.S V.S Total(b)degrees

FirstViolet V1

V2

..…

……

……

……

……

……

……

……

Green V1

V2

..…

……

……

……

……

……

……

……

Red V1

V2

..…

……

……

……

……

……

……

……

SecondViolet V1

V2

..…

……

……

……

……

……

……

……

Green V1

V2

..…

……

……

……

……

……

……

……

Red V1

V2

..…

……

……

……

……

……

……

……

(3) While taking observation, telescope and prism table should be kept fixed.

VIVA-VOCE

Q. 1. What do you mean by diffraction of light?Q.2. What is difference between interference and diffraction?Q.3. What is diffraction grating?Q.4. What are requisites of a good grating?Q.5. What is grating element?Q.6. How many orders do you get here? Why?Q.7. What is main difference between a prism spectrum and a grating spectrum?Q.8. Why is the prism spectrum more intense than the grating spectrum?Q.9. What is dispersive power of grating?Q.10. On what factors does the dispersive power of a grating depend?Q.11. What will happen if the width of clear space and ruled space is made equal?

Determination of angles of diffraction:

Observations:No. of rulings per inch on the grating, N = ……Least count of spectrometer = ……cm.Reading of telescope for direct image = ……Reading of telescope after rotating it through 90

0

Reading of circular scale when reflected image isobtained on the cross wire = ……Reading after rotating the prism table through 45

0 or 1350 = …

.

Calculations: Grating element (a + b) = 2.54/ N= ….per cm.where N is number of ruling per inch on the grating.The wavelength of various spectral lines in the first order (n= 1)Can be calculated by

λ =       (a+b)      sin   θ   = (a+b) sinθ

λ violet = ……A0

1

Calculate λ for other spectral lines.

Wavelength in second order is given byλ =       (a+b)      sin   θ     

λ violet = ……A0

2

Calculate λ for other spectral lines.Mean value of λ violet = …….A

0.

Figure.1

Figure.2

Experiment   No.4

Object: To determine the refractive index and Cauchy’s constant of a prism by using aspectrometer.Apparatus Required: Spectrometer, given prism, mercury source and reading lens.Formula Used: The refractive index of the prism is given by the following formula:

μ = sin (A + δm / 2)Sin (A / 2)

Where A = angle of the prism,δm = angle of minimum deviation.

Procedure:(A) Measurement of the angle of the prism.(i) Determine the least count of the spectrometer.(ii) Place the prism on the prism table with its refracting angle A towards the collimatorand with its refracting edge A at the centre. In this case some of the light falling on eachface will be reflected and can be received with the help of the telescope.(iii) The telescope is moved to one side to receive the light reflected from the face ABand the cross wires are focused on the image of the slit.The reading of the two verniersare taken.(iv) The telescope is moved in other side to receive the light reflected from the face ACand again the cross wires are focused on the image of the slit.The readings of the twoverniers are taken.(v) The angle through which the telescope is moved or the difference in the two positionsgives twice the refracting angle A of the prism. Therefore half of this angle gives therefracting angle of the prism.(B) Measurement of the angle of minimum deviations:(i) Place the prism so that its centre coincides with the centre of of the prism table andlight falls on one of the polished faces and emerges out of the other polished face, afterrefraction. In this position the spectrum of light is obtained.(ii) The spectrum is seen through the telescope and the telescope is adjusted forminimum deviation position for a particular color (wavelength) in the following way:Set up telescope at a particular color and rotate the prism table in one direction, of coursethe telescope should be moved in such a way to keep the spectral line in view. By doingso a position will come where a spectral line recede in opposite direction although therotation of the table is continued in the same direction. The particular position where thespectral line begins to recede in opposite direction is the minimum deviation position forthat color. Note the readings of two verniers.(iii) Remove the prism table and bring the telescope in the line of the collimator. See theslit directly through telescope and coincide the image of slit with vertical crosswire. Notethe readings of the two verniers.(iv) The difference in minimum deviation position and direct position gives the angle ofminimum deviation for that color.(v) The same procedure is repeated to obtain the angles of minimum deviation for that

(ii)  Table for the angle (A) of the prism.

(iii)  Table for angle of minimum deviation (δm).

color.

Result: Refractive index for the material of the prism:

S.No VernierTelescope reading for reflectionfrom first face

Telescope reading forreflection from second face Difference

a-b = 2A

Mean

valueof 2A

A Mean AdegreesM.S

readingV.Sreading

Total(a)degree

M.Sreading

V.Sreading

Total(b)reading

1

2

3

V1

V2

V1

V2

V1

………………………

………………………

………………………

…….…………….…….

……….………..……

…..……………………

…….…………………

………………………

………………………

………………………

Precautions and sources of error:(i) The telescope and collimator should be individually set for parallel rays.(ii) Slit should be as narrow as possible.(iii) While taking observations, the telescope and prism table should be clamped with thehelp of clamping screws.(iv) Both verniers should be read.(v) The prism should be properly placed on the prism table for the measurement ofangle of the prism as well as for the angle of minimum deviation.

VIVA -VOCE

1. What do you mean by refractive index?2. Does the angle of minimum deviation vary with the color of light?3. What do you mean by pure spectrum?4. How μ vary with wavelength?5. Can you not use a monochromatic source (sodium lamp)?6. What is the construction of mercury lamp?7. What is an eyepiece?

8. What is the construction of Huygens’s eyepiece?

S.No Color Calculated μ Standard μ % Error12345

VioletBlue………

……………

……………

……………

S.No Colour VernierDispersed image. Telescope inmin. deviation

Telescope reading for directimage

Differencea-b

MeanDeviation

(δm).M.Sreading

V.Sreading

Total(a)degree

M.Sreading

V.Sreading

Total(b)reading

Observations:(i) Value of the one division of the main scale = 0.5 degrees

Total number of vernier divisions = 30.Least count of the vernier = 0.5 / 30 = 1 minute.

Calculations:Angle of minimum deviation for violet = ……

Sin (A + δm1) μ for violet = (2) = ……….

_____________Sin (A / 2)

Angle of minimum deviation for blue = …………..Sin (A + δm2)

μ for blue= (2) = ………._____________

Sin (A / 2)Similarly find the value of μ for other colors.

Figure 1

Experiment   no.   5

Object: To find the wavelength of Sodium light by Michelson Interferometer

Apparatus Used: Michelson interferometer, sodium lamp, condensing lens and a pin.Formula Used:

(1) The wavelength λ of sodium light is given byλ = 2(x2-x1) / N

Where x1=initial position of the mirrorM1 of Michelson interferometer.X2=final position of the mirror M1 of Michelson interferometer i.e.,(x2-x1) = distance moved by mirror M1.N = number o0f fringes appeared at the centre of field corresponding todistance (x2-x1).(2) The difference of two wavelengths of sodium lines (λ2-λ1) is given by

(λ2-λ1) = λav2 / 2xWhere λav2 =λ1λ2 = (mean of λ1 and λ2)

2

1 VioletV1

V2

…

…

…

…

…

…

…

…

…

….

…

…

…

…

…

…

2 BlueV1

V2

…

…

…

…

…

…

…

…

…

….

…

…

…

…

…

…

3 GreenV1

V2

…

…

…

…

…

…

…

…

…

….

…

…

…

…

…

…

4 YellowV1

V2

…

…

…

…

…

…

…

…

…

….

…

…

…

…

…

…

Least count of fine micrometer screw = 10-5 cm.

x = distance between the two indistinct positions of mirror M1.Description of Apparatus:Michelson interferometer is shown in figure. It consists of two excellent optically plane,highly polished plane mirrors M1 and M2 which are right angles to each other. There aretwo optically flat glass plates G1 and G2 of the same thickness and of the same materialplaced parallel to each other. These plates are also inclined at an angle 45

o with mirrorM1

and M2. the face of G1 towards G2 is semisilvered.The mirror M1 is mounted on a carriagewhich can be moved forward or backward. The motion is controlled by a very finemicrometer screw (capable of reading up to 10

-5cm). The mirrors M1 and M2 are provided

with three leveling screws at their backs. With the help of these screws the mirrors can betilted about horizontal and vertical axes so that they can be made exactly perpendicular toeach other is a telescope which receives the reflected lights from mirrors M1 and M2.Adjustment of the interferometer: In order to obtain the circular fringes, thefollowing adjustments are made:(i) The distance G1M1is made nearly equal to G2M2 with the help of drum headH1i.e., movable mirror M1 is moved by turning the drum head until the twodistances are nearly equal.(ii) Light coming from sodium lamp is rendered parallel by condensing lens Now apin is introduced between condensing lens L and glass plate G1. On looking throughthe telescope (being towards glass plate G1 for receiving the emergent light from M1),four images R1,R2, R3 and R4 are observed as shown in the fig. (2). The images R3 andR4 are brighter while R1 and R2 are fainter. By adjusting the screws behind the mirrorM2, the brighter images R3 and R4 are made to coincide.(iii) The pin is now removed. Usually localized fringes appear in the field of view.To obtain the circular fringes, the mirror M2 is further tilted with the help ofscrews attached behind it in such a way that the spacing between the fringesincreases. After the slight adjustments circular fringes appear in the center of thefield of view. If the center of the fringes is not at the center of field of view, thenit is also adjusted by screws.(iv) By moving the eye in linear or lateral direction, the fringes should notconverge or diverge. If they do so, then again by a final tilt of mirror M2 thefringes are made stationary.S.No. No. of

fringesPosition of mirror M1 Difference

x for 200MeanDifferenceMain R.M.S F.M.S Total

Procedure: (1) For the wavelength of monochromatic light:(i) The position of mirror M1 is adjusted by turning drum headH1 so that a brightspot of circular fringes appears at the center of field of view. The micrometerreading is noted.(ii) The mirror M1 is moved away so that a good number of fringes (say 25)appear at the center of the field. The micrometer screw reading is again noted.(iii) The procedure is repeated to take 20 readings.(2) For the difference of wavelengths:(i) The interferometer is adjusted for circular fringes. The mirror M1 is moved tillthere is maximum indistinctness of the fringe pattern. The micrometer screwreading is noted.(ii) By further movement of mirror M1the fringe pattern becomes clear. Again themirror is moved until the next position of maximum indistinctiveness is obtained.The micrometer reading is noted.(iii) The procedure is repeated for a number of consecutive positions of maximum

indistinctness.

Result: (1) The wavelength of sodium light = …oA

(2) The difference of wavelengths = …oA.

Precautions and sources of error:(1) Glass plate G1,G2 and mirrors M1 and M2 should not be touched or cleaned.(2) The micrometer screw should be handled carefully.(3) The screws behind the mirror M2should be rotated through a very small angle.(4) There should not be linear or lateral displacement of circular fringes whenviewed by eye.(5) The position of maximum indistinctness, the fringes should almost disappear.(6) There should be no disturbance near the experiment.

VIVA – VOCE

1. What do you mean by interferometer?2. Are two mirrors simply plane mirrors?3. What type of glass plates are G1 and G2 and how are they mounted?4. What shapes of fringes do you get?5. Where the circular fringes are formed?6. What will you observe with white light source?7. What are localized fringes?8. When the mirror is moved through a distance λ / 2, how many fringes appear ordisappear?

Observations: (I) Table for wavelength of monochromatic light.Least count of rough micrometer screw = 0.001 cm.

S.No Position of mirror M1 Differencebetween 5consecutivepositions5(x) cm

Mean5x(cm)

Mean x(cm)Mainscalereading(cm)

R.M.Sreading(cm)

F.M.Sreading(cm)

Total(cm)

1234........10

……………….………

….…………………….

….……………………

………………………

………………………

………………….……

………………………

appeared scalereading(cm)

reading(cm)

reading(cm)

(cm) fringes(cm)(200x)

x (cm)

Table for difference of wavelengths (λ1 – λ2)

1234....20

0255075....400

…….….….…….….…..

….….….……..….…

....…..…..….….….…..

….….

…..……….

….….….….………..

….….…..…..…..…..…..

Calculations:

(1) λ = 2x / N = 2(…) / 200 = …cm.

(2) λ1 – λ2 = λav2 / 2x = (5893 x 10-8

) 2 = …cm

Where λav = 5893 x 10-8

cm.

Figure 1Distance Theoretical Resolving

Power (λ/a)Practical Resolving Power

(d / D)………

………

………

Experiment   no.6

Object: To find the resolving power of a Telescope.Apparatus Required: Telescope with a rectangular adjustable slit, a black cardboardwith narrow white strips on it, traveling microscope and meter scale.Formula Used: The theoretical and practical resolving powers are given by

Theoretical resolving power = λ/a andPractical resolving power = d/ D

Where λ = mean wavelength of light employed,a = width of the rectangular slit for just resolution of two objects,d = separation between two objects,D = distance of the objects from the objective of the telescope hence

λ/a = d / D.Procedure:(i) Mount the telescope on a stand such that its axis lies horizontal and the rectangular

lines marked on cardboard or glass on another stand such that they are vertical.Place the two stands at a suitable distance.

(ii) Illuminate the object with source of light. Now open the slit with the help of

Theoretical and Practical Resolving Powers:

Least Count of microscope = …..cms.

micrometer screw and move the telescope in the horizontal direction such that theimages of two vertical sources are in the field of view of the eyepiece.

(iii) Gradually reduce the width of the slit till the two images just cease to appear astwo. Note down the reading of the micrometer. Again close the slit completelyand note down the micrometer reading. The difference of the two readings givesthe width of the slit (a) just sufficient to resolve the two images.

ORIf the slit is not provided with micrometer arrangement, the slit is gradually reduced tillthe two images cease to appear two. Take the slit and measure its width with the help oftraveling microscope.(iv) Measure the width (d) of white or black rectangular strips with the help of traveling

microscope.(v) Measure the distance between the object and the slit which gives D.(vi) The experiment is repeated for differently values of D.

Result: The theoretical and practical resolving powers of the telescope are shown in thefollowing table.

Precautions and Sources of Errors:

(i) The axis of telescope should be horizontal.S.No Slit Reading Width of

slit,a=(X – Y)

Theoreticalresolvingpower(λ/a)

Distance Dcms.Slit when images

cease to appearWhen slit is closed

M.S V.S TotalX

M.S V.S TotalY

1234

…………

…………

…………

…………

…………

…………

…………

…………

…………

S.No. Distance D Micrometer Reading a = Y-X cmsOne end Other endM.S V.S Total X M.S V.S Total X

1234

…………

…………

…………

…………

…………

…………

…………

…………

(ii) The rectangular object drawn on the card-board should be vertical.(iii) Backlash error in the micrometer screw should be avoided.(iv) The plane of the slit should be parallel to the objects.(v) The width a should be measured carefully.(vi) The minimum width of the slit for resolution should be adjusted very carefully.

(vii) The distance D should be measured from the slit of the telescope to the cardboard.

Micrometer Readingd = Y-X cms.One end Other End

L.C of screw = …..cms

Least Count of microscope = …..cms.

VIVA-VOCE

1. What do you mean by resolving power of a telescope?2. On what factors does the resolving power depend?3. Define the magnifying power of the telescope.4. What is Rayleigh criterion of resolution?5. Why have the objectives of telescopes large apertures?6. What is the resolving power of a normal eye?7. What does the term 200 inch written on the telescope indicate?8. What will be the resolving power of this telescope?

Observations:(i) Mean value of λ = 5000 x 10

-8 cms.(ii) Table for width (a) of slit when micrometer arrangement is attached.

When micrometer arrangement is not used.Table for the width of slit (a).

(iii) Table for the distance between two objects (d)

Figure 1

Experiment   No.   7

Object: To find the wavelength of He-Ne laser source.Apparatus Required: He-Ne laser source, two uprights with micrometer, laserscreen, graph paper, optical bench of laser source etc.Formula Used: The wavelength of He-Ne laser is given by the formula:

.λ = β d/DWhere β = fringe width

D = Distance between slit and the screenλ = wavelength of He-Ne laser sourced = distance between two slits.

Procedure:1 Mount the double slits on the uprights and place near the laser.2 Adjust the position of the screen and the double slit to get a clear parallel fringe

pattern on the screen.3 note the fringe pattern on the graph paper from the screen.4 Find the distance between the slit and screen and also find the distance between

the two slits.

M.S V.S Total X M.S V.S Total X… …

………

…………

…………

…………

…………

…………

5 Now change the distance between the source and the slits and record the patternformed on the screen.

6 After recording the pattern find the distance between every two consecutivepattern and then find the mean fringe width.

7 After finding the value of mean fringe width we will calculate the value ofwavelength of He-Ne laser source.

Result: The wavelength of Laser beam is ……..

Precautions and Sources of Error:1

The slit must be narrow and close to each other as laser beam is very thin.2 Keep the distance of the screen on the eyepiece from the slit sufficiently large to

observe measurable fringe width.3 slit should be adjusted for a vertical position and very near the beam coming from

the laser source.

VIVA VOCE1 What is LASER?2 What is the meaning of Population Inversion?3 What are the types of Laser?

Observations: Distance between the source and the screen D = ….cms.Distance between the two slits = d1 and d2.

S.No Fringe width β2

1234

β1=β2=β3=β4=

S.No Fringe width β cms.1234

β1=β2=β3=β4=

Observation Table For fringe width:Case I

Case II

Calculations:

Mean β = (β1 + β2 + β3 + β4 ) / 4 (For I case)

Mean β = (β1 + β2 + β3 + β4 ) / 4 (For II case)For case I:

λ1 = β d1 /Dλ = ….cms.

For case II:λ = β d2 /Dλ = ….cms.

Figure 1 Figure 2

Experiment   No.8

Object: To find the specific rotation of sugar solution by using a polarimeter.Apparatus Used: Polarimeter, A balance, measuring cylinder, beaker and source oflight.

If the polarimeter is employed a half shade device, a monochromatic source should beused, but if biquartz device is used then white light can be used.Formula Used: The specific rotation of the [plane of polarization of sugar dissolved inwater can be determined by the following formula,

S = θ / l.c = θ.V / l.mWhere θ = rotation produced in degrees.

l= length of the tube in decimeter.m = mass of sugar in gms dissolved in water.V = volume of sugar solution

Procedure:(i) If the polarimeter is employing a half shade device, a monochromatic source

should be used and if biquartz device is used then white light can be used.(ii) Take the polarimeter tube and clean well both the sides such that it is free

from dust. Now fill the tube with pure water and see that no air bubble isenclosed in it. Place the tube in its position inside the polarimeter.

(iii) Switch on the source of light and look through the eyepiece. Two halves ofunequal intensity is observed. Rotate the analyzer until two halves of the fieldappears equally bright. Take the reading of the main scale as well as vernierscale and find out the total reading.

(iv) Prepare a sugar solution of known strength. The procedure for preparing it can

be seen under the heading observations.(v) Take the polarimeter tube and remove the pure water. Fill it with the prepared

sugar solution and again place it in the polarimeter.(vi) Rotate the analyzer to obtain the equal intensity position, first in clockwise

direction and then in anti-clockwise direction.Note down the position of the analyzer on main and vernier scales in the

two directions. Find the mean reading. The difference between this andprevious reading gives the specific rotation.

(vii) Repeat the experiment with sugar solutions of different concentrations.(viii) Measure the length of the tube in centimeters and change it in decimeters.

Result: The specific rotation for cane sugar at a temperature ……o C and λ…… A

o =

….

Standard Value: ….% dm / kg / m3

Percentage Error: …..%.

Sources of error and Precautions:

Analyzer reading with pure waterMean Conc. Of

solution gm/c.cAnalyzer reading with pure water Mean

b=X’+Y’/2Clock-wise Anti clock-wise Clock-wise Anti clock-wiseM.S V.S Total

XM.S V.S Total

YM.S V.S Total X M.S V.S Total Y

(m/V)

(m/2V)

(m/3V)

(i) The polarimeter tube should be well cleaned.(ii) Water used should be dust free.(iii) Whenever a solution is changed, rinse the tube with the new solution 

underexamination.

(iv) There should be no air bubble inside the tube.(v) The position of analyzer should be set accurately.(vi) The temperature and wavelength of light used should be stated.(vii) Reading should be taken when halves of the field of view becomes 

equallyilluminated.

VIVA-VOCE1. What do you mean by polarized light?2. What does polarization of light tell about the nature of light?3. Define optic axis and principal section.4. What is specific rotation?5. What is polarimeter?6. Is there any arrangement which can work with white light?

Least count of vernier = ……………

Calculation:

7. What is bi-quartz plate?8. Can you find from your experiment, the direction of rotation of 

polarimeter?

Observations:(A) Preparation of sugar solution:

Mass of watch glass = …gm. = ……kgWatch glass + sugar = …gm = ……kgTherefore mass of sugar taken m = …. Gms = …. KgVolume of the solution V = …. Gm….. = ……kgConcentration of the solution m / V = …..gm / c.c = …..Kg / m3

(B) length of the polarimeter tube l = ….decimeterRoom temperature = ….degree centigrade

(C) Table for the specific rotation:Value of one division of the main scale = ….No. of division of vernier scale = ………….

Draw a graph between θ and concentrations. The graph is shown in fig. From graph findout the value of θ for a particular concentration. Then,

S = θ.V / l.m = …0 / dm/kg/m3

Figure 1

Figure 2

EXPERIMENT   No.9

Object: To compare the capacitances of two condensers by De-Sauty’s bridge andhence to find the dielectric constant of medium.

Apparatus Used: Two condensers, two high resistance boxes, accumulator, Morsekey, galvanometer (ballistic) and connecting wires.

Formula Used: The ratio of the capacitances of two condensers is given by:C1 /C2 = R2 /R1

Where R1 and R2 are the resistances introduced in the two other arms of wheat stone’sbridge, the two arms of which contain the two capacitances, C1 and C2 (fig.)

Procedure:(i) Set the galvanometer and lamp and scale arrangement.(ii) Make the electrical connections as in the fig.(iii) Adjust a suitable resistance in resistance box R1 and depress the knob O to charge

the two condensers. Release the knob O, thereby discharging the condensersthrough the galvanometer. The spot of light will move either towards left or right.

(iv) By trial now introduce such a resistance in R2, of course R1 remaining the same, thatby discharging the condensers, the deflection remains unaltered.

(v) By changing the value of R1 and finding the value of R2 such that there is no changein the deflection of spot, other readings are taken.

(vi) Obtain the ratio of R2 / R1 which is also the ratio of the capacitance of twocondensers.

Result: The ratio of the capacitance of the given two condensers = ……

Sources of Error and Precautions:(i) The galvanometer coil should be made free properly.(ii) The resistances R1 and R2 should be non-inductive.(iii) For sufficient sensitiveness of the bridge, the battery should be of high E.M.F.

VIVA-VOCE

Observations:1 What is the order of the resistances R1 and R2?2 What happens when you press the Morse Key?3 When are the condensers discharged?4 Is there any restriction over the choice of resistance now?5 Does this method give accurate result?6 What do you mean by capacity of a conductor?7 What is the effect of dielectric constant on the capacity of a condenser?8 What are practical unit of e.s.u. of capacity?

Figure 1S.No R1 ohms R2 ohms Direction

ofdeflection

R2 forbalance

R2 / R1 Mean

1

2

3

500

……

…….

…….*……..……..*…….…….*…….

leftNoRightLeftNoRightLeftNoRight

*

*

*

…..

……

…..

Calculations:(i) C1 / C2 = R2 / R1 = ….Same as we calculate for other sets also.

Experiment   No.10

Object: To find the flashing and quenching potentials of Neon/Argon and also to findthe capacitance of unknown capacitor.Apparatus Required: A condenser of unknown capacity, 3 condensers of knowncapacity (say 32μF, 50 μF, and 100 μF), resistance of the order of few mega-ohm, anNeon/Argon flashing bulb, stabilized DC power supply of 250V; one way keys as perrequirement.Procedure:1 Draw the diagram showing the scheme of connections as in the fig. Make the

connections with all the condensers in the parallel with a separate key to operateand high resistance R in series with the circuit containing power supply withstabilized output of 0-250V D.C.

2 Connect the condenser C1 in the circuit by inserting K1. Also insert the key K toconnect power supply and increase the voltage till neon lamp just begins to flash.As already explained, the bulb starts flashing and quenching as it is connected inparallel with the condenser. Note the flashing and quenching time for 20 flashes.Take out the key K so that the power supply is disconnected.

3 Put in the key K4 for the circuit of unknown capacity C0 so that C0 nd lamp are inparallel with each other. Since C1 and C0 are in parallel their capacities get added

up and total capacity in parallel with the lamp is (C1 + C0). Again insert the keyK and adjust the power supply voltage again to the some value as in previouscase. Note the time for 20 flashes. Remove the key K1 and K4.

4 Now repeat the experiment with the capacity C2 alone and ( C2 + C0 ) andC3 aloneand (C3 + C0). Then repeat the experiment with known capacities ( C1 + C2 ),( C1 + C2 + C3), ( C1 + C3 ),and ( C1 + C2 + C0), ( C1 + C3 + C0) and( C1 + C2 + C3 + C0) each time taking the time for 20 flashes.

Result: The flashing and quenching potential of Argon/Neon bulb = ….. and thecapacitance of the unknown capacitor is ………….Sources of Error and Precautions:1 Count the number of flashes very carefully.2 Connections should be tight3 Capacitors should always be connected parallel to the lamp.

VIVA VOCE

1 What is an Argon/Neon bulb?2 What is the principle of Neon /Argon bulb?3 What is flashing potential?4 what is quenching potential?5 Why the bulb flashes and quenches?6 What is flashing and quenching time?7 Why neon/argon is used in the bulb?8 Why high resistance is needed in series with the circuit?

Figure 1S.No Known Capacity C Time for 20 flashes Flashing and quenching

timeWithout C0 With C0 Without C0 t With C0

t0

123456

C1 = …μFC2 =… μFC3 = … μF(C1 + C2 ) = … μF(C1 + C3 ) = … μF(C1 + C2 + C3 ) = …μF

Observations:

Calculations:

Draw two graphs on the same scale and on the graph paper. One between C and t andanother between C and t0. They will be parallel lines as shown. Now draw three linesABC, DEF and GHK parallel to X-axis as shown, where they cut the graphs, draw CL,BM, FN, KP, EQ and HR parallel to Y-axis as shown. Now the unknown capacity is

given by:(a) C0 = CL – CM = ….. μF(b) C0 = CN – CQ = ….. μF(c) C0 = CP – CR = ….. μF

Mean C0 = …. μF

Figure 2EXPERIMENT   No.   11

Object: To find the temperature coefficient of resistances for platinum, using aplatinum resistance thermometer and a callender and Griffith’s bridge.Apparatus Used: Callender and Griffith’s bridge, platinum resistance thermometer,galvanometer and connection wires.Formula Used:

The temperature coefficient of resistance,α , is given by the formula:

α = R2 – R1 / R1 t2 – R2 t1

Where R1 = resistance of the platinum wire at t1o CR2 = Resistance of the platinum wire at t2o C

Using a Callendar and Grafith bridge the resistance R, is given by the formula:R = r       +   2 x ρ,

Where ρ= re sistance per unit length of the potentiometer wire.r = resistance introduced in resistance box.x = distance of null point from middle point (electrical zero.)

The proper sign is used according as the balance point lines to the right or left of theelectrical zero.Procedure:(a) Determination of electrical zero:

Complete the connections as shown in fig. Short circuit the gaps PP and CC i.e.connect the terminals by a thick copper wire. Make the resistance R zero by moving thekey of variable resistance. Now make the cell circuit on by inserting the plug key.Determine the position of null point by moving the jockey on the bridge wire. The nullpoint gives the position of electrical zero.(b)Determination of resistance per unit length (ρ) of the bridge wire:

To determine the value of ρ, the gap (PP) and (CC) are short circuited. The value fromR is adjusted to a small value r to obtain the balance. Let the balance be on the left side ofO at a distance x’, then,

0 = r - 2ρx’ρ = r / 2x’

Determination of R2 and R1 at steam temperature and room temperaturerespectively:(i) Connect the compensating leads and platinum leads of platinum resistancethermometer to the callender and Graffith’s bridge at CC and PP respectively. Otherconnections are made according to the circuit diagram shown in fig.

Observations:(a) Determination of electrical zero:

(ii) Place the bulb of thermometer in a tumbler of ordinary water bath at roomtemperature and wait for some time to ensure that it has acquired the temperature ofwater. Note the temperature of water with the help of mercury thermometer. Byintroducing a suitable resistance, in the circuit of compensating leads with the help ofmoving coil resistance, balance is obtained. This length of the bridge wire is noted. Usingthe following formula the resistance of platinum wire R1 at room temperature iscalculated:

R1 = R       +    2ρxS.No Resistance

introduced inmoving coilresistance

Position ofbalance pointcms.

Electrical Zero MeanElectrical zero,cms.

1234

0000

49.9….….….

49.9….….….

….

Where R = resistance introduced in the moving coil resistance.x = length adjusted on bridge wire to get the null point.

(iii) Now the platinum resistance thermometer is placed in hypsometer or in a hot waterbath and wait for some time such that it acquires the constant temperature of the bath.Note this temperature also and determine again the resistance of the platinum wire asdescribed above in the point (ii) let the resistance at this temperature be denoted by R2.(iv) Calculate the value of α using the relation,

α = R 2 – R1 / R1t2 – R2t1

Result: The temperature coefficient of resistance for platinum = …….per o C

Standard result: The standard value of temperature coefficient of resistance forplatinum = ….per

o C

Precautions and sources of error:(i) The end of the connection wires should be well cleaned; moreover connections shouldbe made tight.(ii) The balance points for the measurement of R1 and R2 should be determined onlywhen the temperature acquired by the platinum resistance thermometer is steady.(iii) Jockey should be pressed gently on the bridge wire.(iv) The jockey should never be kept pressed while it is being moved on the wire.(v) Protect the galvanometer with a shunt while approximate null point is obtained

VIVA-VOCE

1. What is the temperature coefficient of resistance?2. What is its unit?3. Why have you chosen platinum for this purpose?4. What is the use of determining α ?5. Why are there mica discs inside the tube of the Pt-resistance thermometer?6. Why do you record observations when the temperature is falling? Can’t you record

(b) Determination of ρ:

(c) Table for the determination of R1 and R2:

Calculations: The resistance per unit length is given by

them when it is rising?7. What are the advantages of platinum resistance thermometer?8. What are its disadvantages?

S.No Temp. ofbath

Resistanceused in dial,r

Shift ofbalancefromelectricalzero cms.

Resistance ofplatinumwire inthermometerohm

Mean ohms

123

Room0temp. = .. C 2.0 ….

….

R = r ± 2x ρR1 = ….R1 = …

R1 = ….

1

23

Temp ofboilingwater

0= … C3.5

….….….

R1 = …

R2 = …R2 = …

R2 = ….

S.no Resistanceintroducedin movingcoilresistance

Distance ofnull pointon bridgewire cms.

Distancebetweenelectricalzero andnull point,cms.

ρ = r/2x’ Mean ρohm/cms

1234

….….….….

…..….….….

…..….…..….

….….….….

….

ρ = r / 2x’ = …ohm/cmThe resistance of platinum resistance thermometer is given by R = r       +    2 ρx. Using thisformula, calculate the value of R1 and R2 at room temperature and steam temperaturerespectively. The temperature coefficient is given by

α = R2 – R1 / R1 t2 – R2 t1 = ….pero C

Figure 1 Figure 2

Figure 3 Figure 4

Experiment   No.   12

Object: To find the frequency of A.C mains by using sonometer.Apparatus Required: Sonometer withy non-magnetic wire (brass wire) stretchedover it, step-down transformer of 6-8 volts, horse shoe magnet, meter scale, screw gaugeand half kg weights.Formula Used:The frequency of A.C mains is given by the following formula:

n = 1/2l √ (T/m)Where l = length of the sonometer wire between the two bridges when it is thrown

into resonant vibrations.T = tension applied to the wire.m = mass per unit length of the wire.

Procedure:(i) Connect the primary of the step down transformer to A.C mains, while the

secondary to the two ends of the sonometer wire.(ii) The horse shoe magnet is placed in the middle of the wire such that the magnetic

field is applied in a horizontal plane and at right angles to the length of the wire.(iii) Hang a mass M ( say ½ kg) from one end of the wire and adjust the distance l

between two bridges C and D symmetrically with respect to magnet till the wireappears to be vibrating with the maximum amplitude. Note the distance l betweenthe two bridges.

(iv) By increasing the tension on the wire, repeat the experiment for three or moredifferent tensions.

(v) Take readings with decreasing weight.(vi) Measure the diameter of the wire in mutually perpendicular directions at various

points.(vii) Note the density of the material from the table of constants.

Result: The frequency of alternating current = …c/s.

Standard Result: The frequency of A.C mains = 50c/s

Percentage Error: ….%

Precautions and Sources of Error:1 There should be no kinks in the sonometer wire.2 Pulley should be frictionless.3 Horse shoe magnet should be placed in the middle.4 mass of the hanger should be included in tension,T.5 The distance between the two bridges should be altered very slowly otherwise

resonance point would be missed.6 The diameter should be determined at various points.

VIVA VOCE1 What do you understand by A.C?2 What do you understand by frequency of A.C and what is its value?

Observations:1     Table for the determination of l and T.

Zero error of screw gauge =  ± …cm.

[‘g/ π r  ρ]1/2  x √M/l = …c/s.

S.No Masshungfrom thewire Mkg

Position of the I bridge Position of the II bridgeVibratinglength lmeter(x1 – x2)

meter

√(M)/1 Mean√(M)/1

Wl

increasingWl

decreasing

Mean

xl

meter

Wl

increasingWl

decreasing

Mean

x2

meter12345

….….….….….

….….….….….

….….….….….

….….….….….

….….….….….

….….….….….

….….….….….

….….….….….

….….….….….

….….….….….

3 Does direct current also have any frequency?4 What is Fleming’s Left hand rule?

5 What is the principle, according to which the wire begins to vibrate, when thealternating current is passed through it?

6 What is the function of the transformer here?7 Can a rubber string be used in place of wire?8 Why are the bridges provided on the board?9 Will the frequency of sonometer wire change by changing the distance between

two bridges?10 What is the function of sonometer board?

2 Table for the measurement of diameter of the given wire.

Least count of screw gauge =       value      of      one      division      of      main      scale      in      cm   .

Total no. of divisions on vernier scale

Calculations:

N = 1/2

Figure 1

2

EXPERIMENT   NO.   13

Object: To determine the velocity of ultrasonic wave in non-conducting medium by

S.No Reading along anydirection

Reading alongperpendiculardirection

Uncorrecteddiameter(X+Y)/2 cm

Meancorrecteddiameter cm.

Meancorrecteddiameter (D)cm.

Mean radiusr = (D/2) cm

M.S C.STotalX cm. M.S C.S

TotalYcm.

123

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

piezo-electric method.Apparatus Used: Ultra sonic spectrometer, sodium lamp, R.F.oscillator, glass cell forcontaining experimental liquid, quartz crystal, convex lens fitted in a stand and spiritlevel.Formula Used:(i) The velocity of ultrasonic waves in the given liquid is given by

V = (vDλ / dn / n)Where, v = Frequency of R.F.oscillator

D = distance of the crosswire of the eyepiece from the objective of thetelescope,λ = wavelength of sodium light,dn = distance of the diffracted image.

(ii) The compressibility of the liquid is given byC = 1 / ρV

2

Where ρ = density of the liquid,V = velocity of ultrasonic waves in experimental liquid.

Procedure:(i) The ultrasonic spectrometer is shown in the fig. The glass cell is filled with theexperimental liquid and placed at its proper place inside ultrasonic spectrometer with itsopposite walls facing the telescope and collimator. The crystal is dipped in the liquid nearthe wall of the cell as shown in the fig. The leads of the crystals are connected to R.F.oscillator.(ii) Switch on the monochromatic source of light. Now adjust condensing lens L, slit ofthe collimator, height of the glass cell and eyepiece, a sharp and clear image of slit isobtained in the telescope.(iii) The oscillator is switched on. The crystal now oscillates and ultrasonic waves arepropagated in the liquid. The frequency of the oscillator is adjusted, using dial, to matchthe neutral frequency of the crystal. Now resonant vibrations are produced and a numberof diffracted images appear on both sides of the central image in the telescope. In case,the diffracted images are not seen, the position and the orientation of the crystal isadjusted.(iv) The distance d1, d2, are between first order, and second order, respectively. They aremeasured on the scale provided in the telescope. The diffraction pattern is shown in fig.dn1 = d1 / 2 and dn2 = d2 / 2

Result:(i) The velocity of ultrasonic waves in given liquid = ….m/sec.(ii) The compressibility of the given liquid = ….cm 

2/ dyne.

Precautions and Sources of Error:(i) The walls of the cell should be properly cleaned.S.No Order of

spectrumPosition ofdiffracted image(cm)

d = (a-b) dn = d/2

Least count of the scale = ….cm

On leftside ofcentralimage(a)

On rightside ofcentralimage(b)

12

12

…….…….

…….…….

…….…….

…….…….

(ii) The liquid should be filtered twice or thrice before filling it into glass cell.(iii) The crystal should not touch the walls of glass cell.(iv) The crystal should be placed parallel to the incident beam.(v) The leads of the quartz crystal should not cross each other at any point.

VIVA-VOCE

1 What are ultrasonic waves?2 How can they be produced?3 What is piezoelectric effect?4 Why the diffracted images appear?5 Why do you use sodium light?

Observations:(i) Wavelength of sodium light λ = 5893 x 10

-8cm.

(ii) Distance of the cross wire of the eyepiece from the objective of telescope D = …cm.(iii) Density of the liquid ρ = …gm / c.c(iv) Frequency of the R.F. oscillator v = ….x 10

6

Table for n and dn

Calculations:

(i) V = vDλ / dn1 / 1 = …..cm/sec = …met./sec. (For first order)

V = vDλ / dn2 / 2 = …..cm/sec = …met. /sec. (For second order)Mean Value, V = ….met./sec.

(ii) The compressibility of the liquid C = 1 /ρV2 = ….cm

2/dynes.

Figure 1