Лабораторная работа по теме: «Определение показателя преломления стекла»

Лабораторная работа №10

Тема: «Определение показателя преломления стекла»

Цель: экспериментально определить относительный показатель преломления стекла.

Необходимо знать: основные законы распространения света.

Необходимо уметь: работать с приборами, делать выводы на основе экспериментальных данных.

Оборудование: стеклянная пластинка, имеющая форму трапеции, картон, 4 иголки, источник света.

Теоретические сведения

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».

Законы преломления:

1. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления 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.

Для преломления выполняется принцип обратимости световых лучей: луч света, распространяющийся по пути преломленного луча, преломившись в точке O на границе раздела сред, распространяется дальше по пути падающего луча. Из закона преломления следует, что если вторая среда оптически более плотная через первая среда,

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

Задание №1.

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

2. 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.

3. Глядя сквозь пластинку, воткните третью булавку так, чтобы она закрывала первые две. При этом третья булавка тоже должна касаться пластины.

Задание №2.

1. Уберите булавки, обведите пластину карандашом и в местах проколов листа картона булавками поставьте точки.

2. Начертите падающий луч 1-2, преломленный луч 2-3, а также перпендикуляр к границе пластинки.

3. Отметьте на лучах точки А и В такие, что ОА=ОВ. Из точек А и В опустите перпендикуляры АС и ВD на перпендикуляр к границе пластинки.

Задание №3. Измерив отрезки АС и ВD, вычислите показатель преломления стекла, используя следующие формулы:

Задание №4 Повторите опыт еще 2 раза, изменяя каждый раз угол падения. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

Задание №5. Определить погрешность измерений методом средней арифметической.

Определите абсолютную погрешность:

, ,

Определите относительную погрешность:

100%

Задание №6 (Дополнительное задание на оценку «Отлично»). Определите, на какой угол отклонится световой луч от своего первоначального направления при переходе из воздуха в воду, если угол падения α = 75°.

Сделайте вывод по проделанной работе.

Контрольные вопросы:

1. Физический смысл абсолютного показателя преломления.

2. Что такое явление полного внутреннего отражения?

3. Где используется явление полного внутреннего отражения?

Литература

1. Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений начального и среднего профессионального образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 448с.

2. Мякишев Г. Я. Физика: Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2005. – 366с.