ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯВЕЩЕСТВА

Цель работы:определить показатель преломления стекла относительно воздуха методом построения хода луча сквозь стеклянную пластину с параллельными гранями.

Оборудование:Стеклянная пластина с параллельными гранями, пластиковый коврик, булавки (4 шт.), лист бумаги, линейка, тонко отточенный карандаш.

Задание:определить показатель преломления стекла; выявить зависимость угла преломления от угла падения.

Содержание работы

Относительным показателем преломления называют величину, показывающую, во сколько раз скорость света V₁в одной среде больше, чем скорость светаV₂другой:

Определить относительным показатель преломления можно, воспользовавшись законом преломления света:

(1)

где α - угол падения луча на границу раздела двух сред; β-угол преломления.

Из (1) следует, что для определения относительного показателя преломления вещества необходимо измерить углы αиβ или найти отношение их синусов.

Описание экспериментальной установки

Для определения показателя преломления стекла относительно воды рассматривают прохождение луча света через стеклянную пластину с параллельными гранями.

Углы непосредственно не измеряют, а находят отношение их синусов. Для этого поступают следующим образом. Коврик из пористого материала накрывают листом бумаги. В центральной части листа размещают прозрачную стеклянную пластину. Карандашом обводят на листе контур ее основания. Пластину временно удаляют с листа. С внешней стороны контура к середине одной и его параллельных сторон до пересечения с ней проводят прямую, наклоненную к этой стороне под углом 20-30°. В эту прямую втыкают две булавки на расстоянии 5-7 см однаот другой, причем одну из булавок втыкают в точку пересечения прямой с контуром. После этого пластину возвращают на прежнее место - с этого момента сметать ее относительно обведенного контура не следует. Затем коврик с пластиной кладут на ладонь и располагают перед собой так, чтобы было удобно смотреть на булавки сквозь боковые грани пластины. Поворачивая коврик вокруг вертикальной оси, находят такое его положение, при котором булавки, наблюдаемые сквозь пластину, окажутся совмещенными. Сразу после этого в коврик перед пластиной втыкают еще две булавки, но так, чтобы все четыре казались расположенными на одной линии. Вид экспериментальной установки показан на рис.1.

Рис. 1.

Добившись нужного эффекта, приступают к нахождению отношения синусов углов. Предварительно сняв пластину, листбумаги снимают с коврика. В точку пересечения наклонной прямой с контуром пластины (ранее в эту точку была вколота одна из булавок) восставляют перпендикуляр к контуру и продолжают его внутрь контура (рис. 2). На перпендикуляре от точкиАоткладывают отрезки АВ и АС равной длины.

Рис. 2

Далее строят ход луча внутри пластины. Для этого соединяют линией точки, куда были воткнуты булавки второй пары, и продолжают эту линию до пересечения с контуром. Точку пересечения линии с контуром соединяют отрезком с точкой пересечения с контуром наклонной прямой, которую начертили в начале опыта. Луч внутри пластины распространялся вдоль отрезка, соединяющего эти точки. Чтобы уменьшить погрешность измерения, отрезок продолжают за границу контура.

Из точекВи С опускают перпендикуляры ВО и СЕ на направление хода луча до падения на пластину и на направление хода луча внутри нее. При этом образуются прямоугольные треугольники АВО и АСЕ. Используя известные тригонометрические соотношения, находят

и

откуда

Но АВ = АС по построению. Тогда

(2)

Значит, чтобы определить относительный показатель преломления стекла, пало измерить отрезки ВDи СЕ.

Вопросы и задания для проверки готовности к выполнению работы

1. Какую размерность имеет относительный показатель преломления?

2. Как длины отрезков АВ и АС влияют на точность определения показателя преломления?

3. Запишите формулу для вычисления границы абсолютнойпогрешности определения

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

2. Постройте ход луча до падения на пластину (см. описаниеэкспериментальной установки).

3. Постройте ход луча внутри пластины.

4. Восставьте перпендикуляр к контуру пластины в том месте, где луч входил в нее.

5. Постройте отрезки ВDи СЕ (см. описание экспериментальной установки) и измерьте их длину.

6. Определите границы абсолютных погрешностей измерений длин отрезков ВDи СЕ.

7. Вычислите по формуле (2) относительный показатель преломления стекла n₂₁.

8. Вычислите границу абсолютной погрешности определения показателя преломления Δn₂₁.

9. Запишите результат определения относительного показателя преломления n_стстекла относительно воздуха с учетом границы абсолютной погрешности: n_ст = n₂₁ ± Δn₂₁.

10.Найдите табличное значение коэффициента преломления стекла.

11.Установите, попадает ли табличное значение показателя преломления стекла в интервал его возможных значений, полученных в результате проведения опыта.

Контрольные вопросы

1. Что характеризует относительный показатель преломления вещества?

2. Какая среда называется более оптически плотной?

3. Может ли скорость электромагнитной волны в веществе быть боль­ше, чем в вакууме?

Дата добавления: 2014-11-14; просмотров: 379; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!