Л/р Определение показателя преломления среды

Определение показателя преломления стекла

Цель работы: пронаблюдать преломление света в реальных условиях, научиться использовать законы преломления для расчета показателя преломления

Приборы и материалы: плоскопараллельная пластинка, картон, 4 булавки, линейка, миллиметровая бумага.

Теоретическая часть

Известно, что скорость света в веществе υ всегда меньше скорости света в вакууме c.

Отношение скорости света в вакууме c к ее скорости в данной среде υ называется абсолютным показателем преломления: 

Также, абсолютный показатель преломления можно выразить через отношение синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе луча из вакуума в данную среду:

. Словосочетание «абсолютный показатель преломления среды» часто заменяют на «показатель преломления среды».

Закон преломления (Закон Снеллиуса):

1.      Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина постоянная для двух данных сред.

2.      Лучи, падающий и преломленный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке падения луча к плоскости границы раздела двух сред.

После прохождения через стеклянную плоскопараллельную пластинку луч света смещается, однако его направление остается прежним. Анализируя ход луча света, можно с помощью геометрических построений определить показатель преломления стекла. 

Ход работы:

1.      Положите на стол лист картона, а на него лист бумаги, а сверху стеклянную пластинку.

2.      Отметьте границы стеклянной пластины на листе бумаги карандашом.

3.      Воткните в картон по одну сторону пластинки две булавки – 1 и 2 так, чтобы булавка 2 касалась грани пластинки. Они будут отмечать направление падающего луча.

4.      Глядя сквозь пластинку с противоположной стороны, воткните третью булавку так, чтобы она закрывала первые две. При этом третья булавка тоже должна касаться пластины вплотную. Добавьте 4-ю булавку, так, чтобы она находилась на одной линии с тремя остальными.

5.      Уберите стеклянную пластину и булавки. Отметьте точки прокола от булавок. Проведите через эти точки прямые до пересечения с границами стекла и воздуха. Восстановите перпендикуляры на границах преломления.

6.      Из точки падения луча (точки В, см рис.18.2) опишите окружность радиусом более 5 см и постройте прямоугольные треугольники АВЕ и CBD. линии синусов углов α и β.

7.      Измерьте точно линии синусов углов в мм, используя миллиметровую бумагу и вычислите показатель преломления стекла через отношение сторон.

Так как   и АВ = ВС, то формула для определения показателя преломления стекла примет вид   

8.      Проведите опыт 3 раза, каждый раз меняя угол падения луча.

9.      Найдите среднее арифметическое показателя преломления.

10. Определите отклонение найденного результата от значения показателя преломления указанного в таблице.

11. Вычислите относительные и абсолютные погрешности приборов и показателя преломления. Инструментальная погрешность   линейки принять равной за 0,2 мм. Погрешность отсчета ( принять равной 0.5 мм.

Максимальную относительную погрешность ε измерения показателя преломления определяют по формуле:  

Максимальная абсолютная погрешность определяется по формуле: Δn = n_прε.

(Здесь n_пр — приближенное значение показателя преломления)

Окончательный результат измерения показателя преломления записывается так: 

n = n_пр ± Δn.

Заполните таблицу:

№ опыта	Измерено		Выполнено
	АЕ, мм	DC,мм			, мм	, мм	%
1
2
3

Сравните результаты, полученные по формулам, и сделайте вывод о зависимости или независимости показателя преломления от угла падения светового луча.

            

12. Сделайте вывод о зависимости (или независимости) показателя преломления от угла падения.

Контрольные вопросы:

1.      Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы α и β и вычислить отношение их синусов. Какой из методов определения показателя преломления предпочтительнее: этот или использованный в работе?

2.      Определите, на какой угол отклонится световой луч от своего первоначального направления при переходе из воздуха в стекло, если угол падения α = 60°. Показатель преломления стекла 1,52.