т. - положение конца карандаша на дне сосуда т. - его мнимое изображение
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА:
Точность определения показателя преломления определяется тем, насколько горизонтально вы выстроите установку, и вертикально будете совмещать изображения. Погрешность определяется еще и тем, насколько точно вам удастся визуально совместить изображения. Способ относительно неточен.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ
С ПОМОЩЬЮ ВОГНУТОГО ЗЕРКАЛА
МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ:
Не направляйте луч лазера в глаза, это может повредить сетчатку глаза!
Будьте осторожны при работе со стеклом
ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
(угол падения) =
(угол преломления) =
Из , , ,
При совмещении кончиков изображений карандашей точка D будет близка к точке B. Поэтому
В случае заполнения зеркала водой точка B будет близка к точке P т.е.,
и
ХОД ЭКСПЕРИМЕНТА
Поставьте вогнутое зеркало горизонтально к поверхности.
Зажмите карандаш в штатив строго горизонтально.
Совместите кончики реального изображения карандаша и его перевернутого изображения в зеркале.
Измерьте расстояние РС, используя отвес и линейку.
Теперь добавьте небольшое количество воды в зеркало, чтобы изменить положение изображения карандаша.
Установите лапку штатива выше или ниже, чтобы совместить кончики изображений карандаша.
Измерьте расстояние Р1С1 полюса зеркала до карандаша.
Рассчитайте показатель преломления: .
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
зеркала
РС, мм
Р1С1, мм
n
nср
1
160
119
1,34
1,32
2
163
12
1,38
3
70
55
1,27
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА:
Зеркало и поверхность воды должны быть чистыми.
Карандаш должен быть зажат надежно в горизонтальном положении.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ
С ПОМОЩЬЮ ПОЛНОГО ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА
МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ:
Не направляйте луч лазера в глаза, это может повредить сетчатку глаза!
Будьте осторожны при работе со стеклом
ОБОРУДОВАНИЕ:
лазерная указка
стеклянный стакан
жидкость, показатель преломления которой известен
жидкость, показатель преломления которой нужно измерить (жидкости не должны смешиваться и показатель преломления более легкой жидкости должен быть меньше показателя преломления более тяжелой жидкости)
транспортир.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
Для полного отражения света справедлива формула
,
ХОД ЭКСПЕРИМЕНТА
Налить в стакан раствор медного купороса и скипидар. Дождаться, чтобы граница раздела была четкой.
Направить луч лазера через медный купорос на границу раздела двух сред и менять угол падения пока не добьетесь полного отражения (луч лазера не проходит во вторую среду, а скользит по границе раздела),
Измерить угол падения луча.
Рассчитать показатель преломления по формуле: .
Показатель преломления скипидара (измеренный в предыдущем эксперименте) равен 1,5
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
,
ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТА:
В работе получается достаточно большая погрешность измерения угла падения луча с помощью транспортира.
ВЫВОДЫ
За время работы над экспериментальным заданием мы рассмотрели возможные методы определения показателя преломления жидкости. К сожалению, в нашем распоряжении нет рефрактометра и набора по геометрической оптике, с помощью которых можно измерить показатель преломления жидкости с более высокой точностью и оценить наши результаты.
Из предложенных способов измерения показателя преломления жидкости на наш взгляд более точным является способ определения с помощью дифракционной решетки. Этот способ был бы более точным, если мы использовали решетку с большим периодом, чем у нас имеется.
Литература:
Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учебн. для общеобразоват. учреждений. – 5-е изд., дораб. – М.: Дрофа, 2003. – 416с.: ил.
Физика для профессий и специальностей технического и естественно-научного профилей: учебник для образоват. учреждений нач. и сред, проф. образования / А. В. Фирсов ; под ред. Т. И. Трофимовой. — 3-е изд., стер. — М. : Издательский центр «Академия», 2012. — 432 с.