Лабораторная работа «Измерение показателя преломления стекла».

Тема урока: Лабораторная работа.

«Измерение показателя преломления стекла».

Добрый день! Я рада видеть вас.

 «Мало знать — надо уметь применять»

Рене Декарт

Актуализация знаний

На экране представлено в презентации несколько картинок

1. атмосферного оптического явления «Гало».

- Как называется данное природное явление?

- Каковы причины возникновения данного явления?

(Ответ: преломление солнечных лучей в кристалликах облака).

2. фото воды в бассейне с подсветкой, выходящие из воды лучи рассеиваются на стенке.

- Объясните причину данного явления?

- Что такое отражения света?

- Сформулируйте законы отражения?

- Что такое преломление света?

- Сформулируйте законы преломления?

- Дайте определение относительного показателя преломления

- Чему равен показатель преломления стекла?

- Приведите примеры преломления света из вашей жизни

Работа на доске

- Изобразите преломленный луч, если луч переходит из воздуха в воду.

- Изобразите преломленный луч, если луч переходит из воды в воздух.

- По чертежу охарактеризуйте среды

- Сравните скорости света в данных средах?

- Угол падения из воздуха в стекло равен 0 градусов. Чему равен угол преломления? Построить на доске.

- Как найти синус угла в прямоугольном треугольнике?

Мотивация к профессии.

• На втором курсе у вас начнутся специальные предметы. Давайте подумаем, где можно найти применения знаний по теме «Оптика» в вашей специальности?

• Оптическое волокно (оптоволокно) – это волновод с круглым поперечным сечением, по которому передается электромагнитное излучение оптического диапазона

• Благодаря явлению полного внутреннего отражения, свет, попавший в оптоволокно, распространяется по нему на большие расстояния. Сердцевина и оптическая оболочка волокна изготавливаются из материалов с незначительно отличающимися показателями преломления (показатель преломления сердцевины больше). Поэтому световые волны, попавшие в сердцевину под углами, меньшими некоторого критического значения, многократно переотражаются от оболочки.

Постановка учебной задачи:

Ознакомиться с порядком измерения показателя преломления стекла

Получить преломления света в стекле на опыте

Опр. Показатель преломления стекла

Кто предложит, как нам лучше сформулировать цели урока?

(Ответ: научиться определять показатель преломления стекла)

Сегодня мы будем работать по группам. У нас 3 группы. В каждой группе выбран командир. Пожалуйста, командиры встаньте и представьтесь.

На практике узнаем, как пользоваться законом преломления света.

Каждая группа будет выполнять задание исследовательской работы

Исследовательская работа:

1 группа – исследовать зависимость показателя преломления стекла от угла падения

2 группа - исследовать зависимость показателя преломления стекла от цвета луча

3 группа - исследовать зависимость показателя преломления стекла различными способами

Отчёт групп:

1. показать выполнение исследования,

2. сделать чертеж,

3. произвести вычисления,

4. сделать вывод.

Критерии оценки.

Команда, набравшая большее, количество баллов станет победителем. Участники этой команды получат за работу на уроке оценку «5».

Команды, которые заняли 2 и 3 место, получают оценку «4».

Командиры команд могут снизить оценки участникам своей команды, в случае, если член команды учувствовал пассивно в работе.

Оценки будут объявлены после сдачи отчетов лабораторной работы

При выполнении заданий можно пользоваться описанием лабораторной работы, записями в тетради. Для работы вам потребуются двойной лист, фломастеры.

Техника безопасности

Опасности в работе

Ранение рук и порезы осколками разбитого оборудования при нарушении правил применения оборудования из стекла. Во время работы бережно обращаться с пластинкой, предохраняя ее от падения.

Содержание работы

В вашем отчете должно быть:

1. Название лабораторной работы

2. Цель

3. Оборудование

4. Рисунки

5. Таблица с результатами измерений

6. Вывод о зависимости (или независимости) показателя преломления от …(цвета, угла падения, способа измерения показателя преломления)

Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка в форме трапеции, измерительная линейка, красный карандаш, транспортир, циркуль, телефон с встроенным фонариком, экран.

Демонстрация видеофрагмента, в котором рассказывается о выполнении работы

(1:54-4:15, 5.29-7:17)

На работу отводится 40 минут. Зашита работы в течение 5 минут. Начинается работа команд.

Инструкции по выполнению работы.

Лабораторная работа

Вариант №1.

Тема: «Измерение показателя преломления стекла».

Цель работы:

Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка в форме трапеции, измерительная линейка, красный карандаш, транспортир, циркуль, телефон с встроенным фонариком, экран.

Указания к работе:

В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому-либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняться за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой.

Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле

где α — угол падения пучка света на грань пластины (из воздуха в стекло); β — угол преломления светового пучка в стекле.

Для определения отношения, стоящего в правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как направить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги (или листе бумаги в клетку) так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела сред воздух — стекло. Тонко очиненным карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Эта линия изображает границу раздела сред стекло — воздух. После этого, не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узкий световой пучок под каким-либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очиненным карандашом ставят точки 1, 2, 3 и 4 (рис. 18.1). После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи (рис. 18.2).

Через точку В границы раздела сред воздух — стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники АВЕ и CBD.

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

Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка. ∆AE = ∆DC = 2 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, определяемое по формуле (18.1).)

Окончательный результат измерения показателя преломления записывается так:

n = n_пр ± Δn.

Подготовка к проведению работы

1. Подготовьте бланк отчета с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

2. Включите фонарик. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.

Проведение эксперимента, обработка результатов измерений.

1. Измерьте показатель преломления стекла относительно воздуха при каком-нибудь угле падения. Результат измерения запишите с учетом вычисленных погрешностей.

2. Повторите то же при другом угле падения.

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

Дополнительное задание:

Попробуйте, используя стеклянную пластинку, наблюдать явление полного отражения. Запишите, как вы осуществляли этот эксперимент.

Лабораторная работа

Вариант №2.

Тема: «Измерение показателя преломления стекла».

Цель работы:

Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка в форме трапеции, измерительная линейка, красный карандаш, транспортир, циркуль, телефон с встроенным фонариком, экран.

Указания к работе:

В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому-либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняться за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой.

Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле

где α — угол падения пучка света на грань пластины (из воздуха в стекло); β — угол преломления светового пучка в стекле.

Для определения отношения, стоящего в правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как направить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги (или листе бумаги в клетку) так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела сред воздух — стекло. Тонко очиненным карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Эта линия изображает границу раздела сред стекло — воздух. После этого, не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узкий световой пучок под каким-либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очиненным карандашом ставят точки 1, 2, 3 и 4 (рис. 18.1). После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи (рис. 18.2).

Через точку В границы раздела сред воздух — стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники АВЕ и CBD.

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

Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка. ∆AE = ∆DC = 2 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, определяемое по формуле (18.1).)

Окончательный результат измерения показателя преломления записывается так:

n = n_пр ± Δn.

Проведение эксперимента.

1.Измерить показатель преломления стекла относительно воздуха прииспользовании красного луча света. Результаты измерения записать в таблицу

Подготовьте бланк отчета с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

2. Повторить результат изменяя цвет луча на синий.

3. Сравнить результаты

4. Сделать вывод о зависимости или независимости показателя преломления стекла от цвета падающего луча.

Дополнительное задание:

Попробуйте, используя стеклянную пластинку, наблюдать явление полного отражения. Запишите, как вы осуществляли этот эксперимент.

Лабораторная работа №2.

Вариант № 3.

Тема: «Измерение показателя преломления стекла».

Цель работы:

Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка в форме трапеции, измерительная линейка, красный карандаш, транспортир, циркуль, телефон с встроенным фонариком, транспортир, экран.

Указания к работе:

В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому-либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняться за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой.

Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле

где α — угол падения пучка света на грань пластины (из воздуха в стекло); β — угол преломления светового пучка в стекле.

Для определения отношения, стоящего в правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как направить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги (или листе бумаги в клетку) так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела сред воздух — стекло. Тонко очиненным карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Эта линия изображает границу раздела сред стекло — воздух. После этого, не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узкий световой пучок под каким-либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очиненным карандашом ставят точки 1, 2, 3 и 4 (рис. 18.1). После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи (рис. 18.2).

Через точку В границы раздела сред воздух — стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники АВЕ и CBD.

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

Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка. ∆AE = ∆DC = 2 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, определяемое по формуле (18.1).)

Окончательный результат измерения показателя преломления записывается так:

n = n_пр ± Δn.

Подготовка к проведению работы

1. Подготовьте бланк отчета с таблицей для записи результатов измерений и вычислений.

2. Включите фонарик. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.

Проведение эксперимента, обработка результатов измерений.

1. Измерьте показатель преломления стекла относительно воздуха при каком-нибудь угле падения. Результат измерения запишите с учетом вычисленных погрешностей.

2. Определите показатель преломления стекла при помощи транспортира (Измерьте угол падения и угол преломления транспортиром).

3. По таблице в задачнике Рымкевича найдите значения синусов углов. Рассчитайте показатель преломления по формуле

4. Сделайте вывод о том, какой из методов определения показателя преломления предпочтительнее? Какой точнее?

Дополнительное задание:

Попробуйте, используя стеклянную пластинку, наблюдать явление полного отражения. Запишите, как вы осуществляли этот эксперимент.

Выступление команд.

• Выступление первой команды

Слово предоставляется сначала второй команде, затем третьей и четвертой. Ваши уточнения, замечания, дополнения, вопросы.

• Выступление второй команды

Слово предоставляется сначала первой команде, затем третьей и четвертой. Ваши уточнения, замечания, дополнения, вопросы.

• Выступление третьей команды

Слово предоставляется сначала первой команде, затем второй и третьей. Ваши уточнения, замечания, дополнения, вопросы.

Команды задают вопросы друг другу.

Заключение.

Что мы сегодня на уроке повторили?

Сегодня на уроке Вы повторили понятия преломления, отражения света, законы отражения и преломления света; еще лучше разобрались в материале и различных трудностях, работали в группах, помогая друг другу.

Сегодня на уроке мы достигли цели?

Цель этого урока была достигнута.

Мы научились различными способами измерять показатель преломления стекла.

Принципы преломления используются и во многих предметах, используемых в повседневной жизни: очки, увеличительное стекло, дверные глазки, проекторы, бинокли и многое другое, оптоволокно. Многие виды научного оборудования работают за счет применения рассматриваемого закона. Сюда относятся микроскопы, телескопы и другие сложные оптические приборы.

Домашнее задание.

повторить материал по теме: «Преломление света» (§ 55)

Рефлексия. "Плюс – минус – интересно".

8