Определение показателя преломления стекла

Цель работы

Определить показатель преломления стекла опытным путем и сравнить с табличным значением

Теоретическая часть работы

Свет при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, т.е. преломляется. Преломление объясняется измерением скорости распространения света при переходе из одной среды в другую. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления стекла относительно воздуха находится, в зависимости от сорта стекла, в пределах от 1,47 до 1,63 и определяется по формуле: ,

где α – угол падения светового луча на грань пластинки,

β – угол преломления луча в стекле (рис.1). Так как треугольники ОВС и OMD прямоугольные, то , , но OB=OM, тогда

Оборудование

Стеклянная пластинка, таблицы, булавка, масштабная линейка.

 

Ход работы

1. Положить пластинку на лист бумаги (на отдельную страницу) и обвести карандашом.

2. К точке О верхней грани пластинки провести произвольный луч.

3. Булавку воткнуть так, чтобы при взгляде со стороны нижней грани булавка казалась на продолжении луча. (рис.2)

4. Убрать пластинку и провести преломленный луч.

5. Через точку О на границе раздела «воздух – стекло» провести перпендикуляр к границе.

6. От точки О отложить на падающем и преломленном лучах равные отрезки ОВ=ОМ и построить прямоугольные треугольники ОВС и ОМD. Изменив угол падения, повторить опыт. Рисунок сделать на той же странице, что и первый. На этой странице никаких записей, кроме рисунков, быть не должно.

7. Найти погрешности измерений.

Таблица Результаты измерений и вычислений

№ опыта	Длина отрезков, мм	Показатель преломления, n	Абсолютная погрешность ∆n	Относительная погрешность ε, %
ВС	DM	n	nср
1 2

Вычисления

1. Относительный показатель преломления: ,

n₁=

n₂=

2. Среднее значение: , n_ср=

3. Абсолютная погрешность: ,

∆n₁=

∆n₂=

, ∆n_ср=

4. Относительная погрешность: , ε=

Вывод

Записать ответы на вопросы полными предложениями:

1. Что называется преломлением света?

2. Что называется абсолютным показателем преломления?

3. Что называется углом падения? Преломления?

4. Что показывает ваш результат? (n_ср=…, это значит…)

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14

 

Изучение интерференции и дифракции

Цель работы

Изучить опыты, подтверждающие волновую природу света. Наблюдать интерференцию и дифракцию на различных объектах

Теоретическая часть работы

Волновой оптикой называется раздел учения о свете, в котором световые волны рассматриваются как электромагнитные, занимающие определенный интервал на шкале электромагнитных волн. В волновой оптике рассматриваются законы излучения, распространения и взаимодействия световых волн с веществом.

Интерференцией называется явление, наблюдаемое при сложении волн: усиление колебаний в одних точках пространства и ослабление в других в зависимости от разности фаз интерферирующих волн. Интерферировать могут только когерентные волны, т.е. имеющие постоянную разность фаз и одинаковую частоту. Дифракция – явление огибания волнами препятствий.

 

Оборудование

Лампа накаливания, мыльный раствор, каркас для получения мыльной пленки, две стеклянные пластинки, дифракционная решетка, капроновая лента, непрозрачный экран с отверстием, компакт-диск, цветные карандаши.

Ход работы

Наблюдение интерференции света:

1. Две стеклянных пластинки протрите, сложите вместе и прижмите пальцами друг к другу. Рассмотрите пластины в отраженном свете на темном фоне. В отдельных местах соприкосновения пластин наблюдайте радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы ([1], стр. 424 п.3)

2. Заметьте изменение формы и расположения интерференционных полос в зависимости от изменения толщины воздушной прослойки между ними.

3. Опустите каркас в мыльный раствор, получите пленку, расположите ее вертикально, рассмотрите в отраженном свете. Через некоторое время в верхней части пленки появляются радужные полосы, разделенные темными промежутками. ([1], стр. 423, п.1)

4. Постарайтесь увидеть интерференционную картину в свете.

5. Постарайтесь увидеть интерференционную картину в пленке, расположенной горизонтально ([1], стр. 423, п.1)

Наблюдение дифракции

1. Приставьте дифракционную решетку вплотную к глазу, смотря сквозь нее на светящуюся нить лампы накаливания. Наблюдайте по обе стороны от нити накаливания радужные полосы (дифракционный спектр), посмотрите, как изменяется яркость полос от белого центрального пятна к краям. ([1], стр. 423, рис. 17.7)

2. Приставьте капроновую ленту вплотную к глазу, посмотрите сквозь ленту на нить накаливания. Наблюдайте два скрещивающихся дифракционных спектра.

3. Посмотрите прищурившись на спираль лампы накаливания Наблюдайте радужные цвета

4. В листе черной бумаги проколите иглой отверстие диаметром 0,5 мм. Смотрите на нить накаливания лампы. Наблюдайте в центре яркое белое пятно, окруженное чередующимися яркими светлыми и темными кольцами, имеющими яркую окраску.

5. Посмотрите на поверхность компакт-диска в отраженном свете. Наблюдайте радужные цвета.

Таблица Выполнение работы

Опыт	Что наблюдали	Объяснение причин возникновения радужной окраски
Стеклянная пластинка Мыльная пленка, расположенная вертикально Мыльная пленка, расположенная горизонтально Дифракционная решетка Дифракция от ресниц Капроновая лента Отверстие в листе черной бумаги Компакт-диск

Вывод

 

Записать ответы на вопросы полными предложениями

1. Где в быту можно наблюдать интерференцию и дифракцию?

2. Почему в опытах по дифракции и интерференции наблюдаются радужные полосы? Что наблюдалось бы при использовании светофильтров?

3. Какие световые волны называются монохроматическими?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 15