Практическая работа по теме «Определение показателя преломления стекла»

Цель ра­бо­ты: опре­де­ле­ние от­но­си­тель­но­го по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния стек­ла с по­мо­щью пло­ско­па­рал­лель­ной пла­сти­ны.

Рис. 1. Опре­де­ле­ние по­ка­за­те­ля

sinα – угол па­де­ния

sinγ – угол пре­лом­ле­ния

На ри­сун­ке – две го­ри­зон­таль­ные линии: малая и боль­шая грань пло­ско­па­рал­лель­ной пла­сти­ны (см. Рис. 1).

В точке О рас­по­ла­га­ет­ся пер­вая бу­лав­ка. Вто­рая бу­лав­ка рас­по­ла­га­ет­ся в точке А. На­прав­ле­ние АО – на­прав­ле­ние па­да­ю­ще­го луча.

На­прав­ле­ние от точки О до бу­лав­ки, рас­по­ло­жен­ной на боль­шой грани, – пре­лом­лен­ный луч.

От­ме­рим при по­мо­щи ли­ней­ки рас­сто­я­ние ОD = ОА.

Из точки А на пер­пен­ди­ку­ляр раз­де­ла двух сред опус­ка­ем пер­пен­ди­ку­ляр. Из точки D на пер­пен­ди­ку­ляр раз­де­ла двух сред опус­ка­ем пер­пен­ди­ку­ляр.

Два тре­уголь­ни­ка – пря­мо­уголь­ные. В них можно опре­де­лять синус угла па­де­ния и синус угла пре­лом­ле­ния.

При по­мо­щи ли­ней­ки из­ме­ря­ют­ся рас­сто­я­ние АС и рас­сто­я­ние DB.

Далее вно­сим все по­лу­чен­ные ре­зуль­та­ты в таб­ли­цу.

№ опыта	СА, мм	DB, мм	n

Необ­хо­ди­мо сде­лать несколь­ко из­ме­ре­ний. Для этого нужно из­ме­нять рас­по­ло­же­ние вто­рой бу­лав­ки под любым дру­гим углом. Вслед­ствие этого угол па­де­ния и угол пре­лом­ле­ния будут ме­нять­ся, но по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния будет по­сто­ян­ным для дан­ных двух сред.

1 спо­соб

Обо­ру­до­ва­ние: пло­ско­па­рал­лель­ная пла­сти­на, 3 бу­лав­ки, ли­ней­ка, транс­пор­тир, лист бу­ма­ги, ка­ран­даш, кусок по­ро­ло­на.

Ход ра­бо­ты:

1. По­ло­жим на стол кусок по­ро­ло­на, чтобы было удоб­нее во­ткнуть бу­лав­ки.

2. На­кры­ва­ем по­ро­лон белым ли­стом бу­ма­ги.

3. По­ло­жим свер­ху пло­ско­па­рал­лель­ную стек­лян­ную пла­стин­ку.

4. Ка­ран­да­шом об­во­дим малую и боль­шую грани.

5. Первую бу­лав­ку во­ткнем возле пер­вой грани, вто­рую бу­лав­ку во­ткнем под неко­то­рым углом к пер­вой.

6. На­блю­дая за двумя бу­лав­ка­ми через боль­шую грань, най­дем точку рас­по­ло­же­ния тре­тьей бу­лав­ки, чтобы пер­вая и вто­рая за­го­ра­жи­ва­ли друг друга (см. Рис. 2).

Рис. 2. Пло­ско­па­рал­лель­ная пла­сти­на

7. От­ме­ча­ем место рас­по­ло­же­ния всех трех бу­ла­вок.

8. Сни­ма­ем обо­ру­до­ва­ние и смот­рим на по­лу­чен­ный чер­теж.

9. При по­мо­щи ли­ней­ки из­ме­ря­ем ка­те­ты (см. Рис. 3).

Рис. 3. Опре­де­ле­ние по­ка­за­те­ля

СА = 15 мм, DB = 10 мм.

Для более точ­но­го ре­зуль­та­та необ­хо­ди­мо вы­пол­нить несколь­ко экс­пе­ри­мен­тов.

№ опыта	СА, мм	DB, мм	n
1	15	10	1,5
2

От­но­си­тель­ный по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния равен 1,5, это озна­ча­ет, что ско­рость света при пе­ре­хо­де из воз­ду­ха в стек­ло умень­ша­ет­ся в 1,5 раза.

Чтобы про­ве­рить по­лу­чен­ные дан­ные, необ­хо­ди­мо срав­нить их с таб­ли­цей по­ка­за­те­лей пре­лом­ле­ния для раз­лич­ных ве­ществ (см. Рис. 4).

Рис. 4. Таб­ли­ца по­ка­за­те­лей пре­лом­ле­ния

По по­ка­за­те­лю пре­лом­ле­ния можно опре­де­лить, какое у нас ве­ще­ство.

2 спо­соб

Обо­ру­до­ва­ние: лам­поч­ка, экран со щелью, лист бу­ма­ги.

Ход ра­бо­ты:

1. При по­мо­щи про­во­дов со­еди­ня­ем галь­ва­ни­че­ский эле­мент (ба­та­рей­ку) с лам­поч­кой на­ка­ли­ва­ния.

2. Перед лам­пой ста­вим экран со щелью, а за ним кла­дем пло­ско­па­рал­лель­ную пла­стин­ку.

3. Из­ме­ря­ем угол па­де­ния и угол пре­лом­ле­ния при по­мо­щи транс­пор­ти­ра.

4. Ис­поль­зуя таб­ли­цу Бра­ди­са, най­дем зна­че­ния си­ну­сов по углам.

5. Вы­чис­ля­ем по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния (см. Рис. 5).

Рис. 5. Пло­ско­па­рал­лель­ная пла­сти­на

При­мер рас­че­та по­греш­но­сти

По­греш­ность:

1. Аб­со­лют­ная.

2. От­но­си­тель­ная.

Аб­со­лют­ные по­греш­но­сти: из­ме­ри­тель­но­го при­бо­ра, из­ме­ре­ния

В ме­тал­ли­че­ской ли­ней­ке по­греш­но­стью можно счи­тать по­ло­ви­ну цены де­ле­ния этого из­ме­ри­тель­но­го при­бо­ра, т. е. 0,5 мм.

По­греш­ность из­ме­ре­ния также может со­ста­вить по­ло­ви­ну цены де­ле­ния ли­ней­ки (0,5 мм).

В целом аб­со­лют­ная по­греш­ность равна 1 мм.

От­но­си­тель­ная по­греш­ность (ε) (см. Рис. 6):

Рис. 6. От­но­си­тель­ная по­греш­ность

Опре­де­ле­ние аб­со­лют­ной по­греш­но­сти из­ме­ря­е­мо­го по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния (см. Рис. 7):

Рис. 7. Аб­со­лют­ная по­греш­ность