Определение абсолютного коэффициента преломления стекла.

Цель работы: научиться определять абсолютный коэффициент преломления стекла.

Оборудование: пластинка с параллельными гранями, четыре булавки, миллиметровая бумага, линейка, транспортир.

 

Теория:

Свет при переходе из одной среды в другую меняет свое направление, т.е. преломляется. Преломление объясняется изменением скорости распространения света при переходе из одной среды в другую и подчиняется следующим законам:

1.Падающий и переломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным через точку падения луча к границе раздела двух сред.

2.Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления - величина постоянная для двух сред и называется коэффициентом преломления n второй среды относительно первой:

Из второго закона преломления , где - абсолютный коэффициент преломления второй среды – стекла, - абсолютный коэффициент преломления второй среды – воздуха, близкий к единице. Поэтому данную формулу можно использовать для расчёта показателя преломления стекла в неизменном виде.

 

Ход работы:

1. На подъемный столик положить развернутую тетрадь для лабораторных работ. На лист тетради плашмя положить стеклянную пластинку и карандашом обвести ее контуры.

2. С другой стороны стекла наколоть, возможно, дальше друг от друга две булавки так, чтобы прямая, проходящая через них, не была перпендикулярна одной из параллельных граней пластинки.

3. Третью булавку расположить по грани с другой стороны стекла и вколоть ее так, чтобы, смотря вдоль всех булавок через стекло, видеть их расположение на одной прямой.

4. Стекло, булавки снять, места наколов отметить точками 1,2,3(рис. 41,б). Через точки 1 и 2, 2 и 3 провести прямые до пересечения с контурами стекла. Через точку 2 провести перпендикуляр к границе АВ сред воздух – стекло. Четвертую булавку закрепить ниже этой прямой, так чтобы все четыре сливались в одну. От точки О на падающем луче и преломленным отложить произвольные равные отрезки ОА=ОВ длиной не менее 4 см.

5. 5. Отметить угол падения и угол преломления , транспортиром измерить эти углы и по таблице значения синусов определить синусы измеренных углов. Либо провести прямую ОС перпендикулярную АС; и ВD, перпендикулярно ОD. Тогда , , , измеряем AC и DB вычисляем .

6. Проверить параллельность входящего и выходящего лучей, измерить смещение .

7. Вычислить коэффициент преломления, найти его среднее значение.

8. Определить погрешность измерения методом среднего арифметического.

9. Результаты записать в таблицу.

10. Сделать вывод.

рис.1

Контрольные вопросы:

1. Что называется коэффициентом преломления? В чем он измеряется? Чем он определяется?

2. Что называется абсолютным и относительным показателем преломления?

3. Какой угол называется углом полного отражения?

4. В чем сущность явления преломления света и какова причина этого явления?

5. В каких случаях свет на границе раздела двух сред не преломляется?

6. Что называется коэффициентом преломления и в чем различие абсолютного и относительного коэффициентов преломления?

7. Покажите на чертеже ход луча света из стекла в воду.

 

 

Лабораторная работа №21.

Определение главного фокусного расстояния и оптической силы собирающей линзы.

Цель работы: научиться определять главное фокусное расстояние и оптическую силу собирающей линзы.

 

Оборудование: лампочка на подставке, батарея аккумуляторов, переключатель, (фонарик или свеча), измерительная лента с мм делениями, длиннофокусная собирающая линза, экран, щель, желоб, провода.

 

Теория.

Расстояние от оптического центра линзы до ее главного фокуса называется главным фокусным расстоянием линзы F.

Главное фокусное расстояние линзы связано с расстоянием от оптического центра линзы до предмета d и до его изображения f формулой.

 

.

 

Величина, обратная фокусному расстоянию линзы, называется оптической силой линзы D и измеряется в диоптриях, т. е. сумма обратных величин расстояний предмета и его изображения до оптического центра линзы равна оптической силе линзы. D= .

Фокусное расстояние и оптическую силу линзы можно определить опытным путем.

 

Ход работы:

1. Установить источник света край стола, экран – у другого края, между ними поместить линзу так, чтобы получить отчетливое изображение на экране.

2. Измерить в обоих случаях расстояние от источника света до линзы d и измерить от экрана до линзы f с точностью до мм.

3. Вычислить главное фокусное расстояние линзы F, пользуясь формулой собирающей линзы.

4. Если изображение получилось увеличенным, то другое, тоже резкое изображение можно получить, передвигая линзу к экрану. Если же изображение было уменьшенным, то для получения второго изображения нужно передвигать линзу к лампочке. Вновь измерить расстояние f и d.

5. По найденному главному фокусному расстоянию линзы, выраженному в метрах, определить оптическую силу линзы D.

6. Результаты всех вычислений и измерений занести в таблицу.

7. Установить лампочку на произвольном расстоянии d₁ от линзы.

8. Зная фокусное расстояние F, вычислить по формуле расстояние f₁, на котором должно находиться изображение f₁= .

9. Проверить полученный результат на опыте.

10. Повторить последний эксперимент, расположив лампочку на расстоянии d₂= 2F от линзы.

№ линзы	Результаты для изображения	Фокусное расстояние	Оптическая сила линзы	Относительная погрешность	Абсолютная погрешность
Увеличенное расстояние	Главное фокусное расстояние F (см)	Уменьшение главного фокусного расстояния F (см)	Уменьшенное расстояние
От осветителя d (см)	От экрана f (см)	От осветителя d (см)	От экрана f (см)

 

Контрольные вопросы.

1. Что называется линзой?

2. Что называется фокусом линзы?

3. Чем собирающая линза отличается от рассеивающей?

4. Что принимается за единицу оптической силы?

5. Что называется увеличением линзы?

 

Лабораторная работа №22.