Лабораторная работа №16: «Определение показателя преломления стекла»

1. Физика

Лабораторная работа № 16:
«Определение показателя
преломления стекла»
Цель работы: определить показатель
преломления стекла.
.

2. теория.

ТЕОРИЯ.
При переходе света из одной среды в другую происходит
преломление
лучей,
изменяется
направление
распространения света. Это явление объясняется тем, что в
различных средах скорость света различна.
Снеллиусом экспериментально для преломления света
было установлено:
1. Падающий
и преломленный
лучи и нормаль к границе
раздела лежат в одной плоскости;
2. Отношение синуса угла падения α
к синусу угла преломления β
равно отношению скоростей распространения света
в
этих средах:
,
(1)

3. теория.

ТЕОРИЯ.
Здесь V1 и V2 - скорость распространения света в
средах,
характеризуемых
соответственно
показателями преломления n1 и n2. Это
соотношение можно переписать в виде:
,
n2 V1
n21
где:
n1 V2
(2)
относительный показатель преломления второй
среды (по отношению с первой).

4. теория.

ТЕОРИЯ.
sin
c
sin
V

5. теория.

ТЕОРИЯ.
Зная показатели преломления двух сред,
по формуле (2)
можно
найти
их
относительный
показатель преломления. При сравнении
двух сред, среду, обладающую большим
показателем преломления, называют
оптически плотной.
Законы преломления света справедливы
для однородных и изотропных сред.
Видеофильм «Закон преломления света»

6. теория.

7. теория.

Приборы и
принадлежности:
1.
2.
3.
4.
5.
стеклянная
пластинка в
форме
параллелепипеда;
лист картона;
иглы швейные
четыре штуки;
линейка
измерительная;
угольник.

8.

Порядок выполнения
работы:
1. Построение рисунка 1.1. в
протоколе
лабораторной
работы;
для этого нужно:
1.1.
Положить лист
протокола на картон.
1.2.
Проведите на бумаге
прямую линию MN.
1.3.
Положите на бумагу
стеклянную
пластинку
плашмя так, чтобы длинной
гранью она соприкасалась с
линией MN.
1.4.
Воткните в точке В
вертикально расположенную
иголку вплотную к грани
пластинки.
1.5.
Воткните подальше от
пластинки в точке А вторую
иголку.
А
М
В
N

9. Приборы и принадлежности:

Порядок выполнения
работы:
1.6.
Глядя
сквозь
противоположную грань М1N1
пластинки на иголки в точках А
и В, воткните в плотную к
пластинке третью иглу в точке С
на линии М1N1, совпадающей с
нижней гранью пластины,
так, чтобы она закрыла собой
изображение иголок в точках А и
В.
1.7. Четвёртую иглу воткнуть в
точке D так, чтобы она закрыла
собой изображение иголок в
точках С, B и А.
1.8. Уберите пластинку с бумаги
и проведите лучи ВА, ВС и СD
через иголочные проколы.
Луч АВ будет падающим лучом,
луч ВС - переломным лучом.
Все построения выполняйте
аккуратно
с
помощью
карандаша и линейки.
А
В
М
М1
D
С
N
N1

10. Порядок выполнения работы:

1.9. Восстановите к линии
MN перпендикуляр в точке В
(прямая L1L2).
АBL1
Угол падения
угол преломления CBL2
1.10. Отложите от точки В на
лучах ВА и ВС равные
произвольные отрезки BK1,
BK2.
Опустите из точек К1 и К2 на
прямую L1L2 перпендикуляры
K1L1 И K2L2.
Измерьте отрезки K1L1 И K2L2
с
помощью
линейки
в
миллиметрах.
L1
В
М
К2
М1
D
С
А
К1
N
L2
N1

11. Порядок выполнения работы:

2.Определить
показатель
преломления стекла.
Для этого нужно:
2.1.
Согласно
закону
преломления, который выражен
формулой,
n12
sin
sin
В
М
А
К1
N
(2.1)
чтобы определить показатель
преломления, нам нужно знать
синус угла падения и синус угла
преломления.
2.2. Выразим синусы этих углов из
прямоугольных треугольников
K 1 L1 B , K 2 L2 B .
Получим:
K L
sin 1 1
(2.2.)
BK1
sin
L1
K 2 L2
BK 2
(2.3.)
К2
М1
D
С
L2
N1

12. Порядок выполнения работы:

L1
2.3.Подставим значения (2.2.) в
формулу (2.3.) и получим:
K1 L1
BK 1
n
K 2 L2
BK 2
М
В
2.4. Т.к. BK1 = BK2 по
построению,
то они сокращаются, и получим
рабочую
формулу
для
определения
показателя М1
преломления:
D
K1 L1
n
K 2 L2
,(2.4).
К2
С
А
К1
N
L2
N1

13. Порядок выполнения работы:

3. Подставим значения К1L1
и К2L2
из рисунка протокола в
формулу (2.4.)
и
найдём
показатель
преломления стекла.
4. Повторить опыт два
раза, каждый раз изменяя
угол
падения
луча,
перекалывая иголку из
точки А в другие точки на
листе бумаги, используя
для работ пункты 1 – 3.
L1
В
М
К2
М1
D
С
А
К1
N
L2
N1

14. Порядок выполнения работы:

Построение трех рисунков в отчете лабораторной работы.

15. Порядок выполнения работы:

5. Найти среднее значение
показателя
преломления
стекла, используя значения
трёх опытов:
n
n1 n2 n3
3
6.Определить относительную
погрешность
измерения , которая не
должна превышать 5%, по
формуле:
Рисунок 1.
nср nтаб
100%
nтаб
где nтаб. – табличное
значение
показателя
преломления
органического
стекла
(плексигласа) nтаб.=1,50.
Рисунок 2.
Рисунок 3.

16. Порядок выполнения работы:

7. Результаты измерений и вычислений записать в
таблицу 7.1.
Таблица 7.1.
Номер
опыта
BK1,
мм
ВК2,
мм
K1L1,
мм
K2L2,
мм
n
nср.
,%
1.
20
20
13
7
1,86
1,77
18
2.
20
20
10
6
1,67
3.
20
20
9
5
1,80

17. Порядок выполнения работы:

8. Сделать вывод о проделанной работе
(используя памятку для оформления
вывода к лабораторной работе):
Какая конечная цель лабораторной
работы?
Какие прямые и косвенные измерения Вы
проводили?
Какие физические закономерности Вы
обнаружили в процессе работы?

18. Порядок выполнения работы:

9. Ответить на контрольные вопросы:
1.
Что
показывает
коэффициент
преломления света?
2.
В каких случаях свет на границе
раздела двух сред не преломляется?
3.
Как изменяется длина и частота
световой волны при переходе из менее
плотной среды в более плотную среду?
4.
В чем различие абсолютного и
относительного
коэффициентов
преломления?
5.
Как изменяется длина и частота
световой волны при переходе из более
плотной среды в менее плотную среду?