В предыдущей теме говорилось о явлении преломления света, а также вывели один из основных законов распространения света: закон преломления.
Преломление — это изменение направления распространения света, возникающее на границе раздела двух прозрачных сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами.
Закон преломления света гласит, что луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения луча к границе раздела двух сред, лежат в одной плоскости. Отношение же синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, не зависящая от угла падения.
Как известно, любой постигнутый закон человек стремится использовать на практике.
Цель лабораторной работы: наблюдение преломления света на границе раздела сред воздух — стекло, а также измерение показателя преломления стекла.
Оборудование: источник электропитания, лампа, ключ, соединительные провода, экран со щелью, плоскопараллельная стеклянная пластина в форме трапеции, лист бумаги, линейка и карандаш.
Перед выполнением лабораторной работы необходимо произвести небольшую подготовку.
Так как будет определяться показатель преломления стекла относительно воздуха, то закон преломления света будет иметь вид:
где a — это угол падения пучка света на грань пластинки, b — угол преломления светового пучка в стеклянной пластине.
Для того, чтобы определить отношение синусов, поступают следующим образом. В самом начале, пластину необходимо разместить на листе бумаги и с помощью карандаша обвести ее малую и большую грани. Затем, не смещая пластины, на ее малую грань необходимо направить узкий световой пучок под любым углом к грани. После этого, вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков, карандашом проставляются 4 точки.
Сняв пластину с листа бумаги, с помощью линейки прочерчивают входящий, преломленный и выходящий лучи. Затем, через точку раздела двух сред — воздух-стекло — опускается перпендикуляр к границе раздела и отмечаются углы падения и преломления. После этого, с помощью циркуля, рисуется окружность произвольного радиуса с центром в точке раздела двух сред воздух-стекло, и строятся два прямоугольных треугольника, например, ABE и CBD.
Тогда, исходя из определения синуса угла, можно записать, что
Длины отрезков АЕ и DC, стоящих в формуле, измеряют при помощи линейки с миллиметровыми делениями. Их значения подставляются в расчетную формулу и высчитывают показатель преломления стекла.
Если в кабинете не хватает оборудования, то можно воспользоваться булавками. Для этого нужно на стол положить кусок поролона, для того чтобы было удобнее воткнуть булавки, и накрыть его белым листом бумаги. Сверху, на него, положить плоскопараллельную стеклянную пластину и, как и в предыдущем случае, обвести карандашом ее малую и большую грани. Затем возле малой грани воткнем первую булавку, вторую булавку воткнем под некоторым углом к первой, но так, чтобы у нас был ярко выраженный угол падения. Наблюдая за двумя булавками через большую грань, найдем точку расположения третьей булавки, чтобы первая и вторая загораживали друг друга. Снимаем оборудование и с помощью линейки достраиваем падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к точке падения луча на пластину. Далее все делается точно так же, как и в выше описанном нами способе.
А теперь приступим непосредственно к работе.
Для удобства записей результатов измерений и вычислений составим следующую таблицу.
Ход выполнения работы:
1. Установите источник света на столе. В окно прибора вставьте рамку со щелью так, чтобы щель располагалась вертикально.
2. Соберите электрическую цепь, присоединив лампочку к источнику постоянного тока через выключатель. Замкните цепь и получите яркую, тонкую полосу света на бумаге — световой луч.
3. Наблюдайте явление преломления света при различных углах паления, а затем зафиксируйте ход лучей.
4. Выполните построения в соответствии с рисунком и измерьте длины отрезков АЕ и DC Результаты измерений занесите в таблицу.
5. По формуле рассчитайте значение показателя преломления стекла и занесите его в таблицу.
6. Проделайте данный эксперимент еще не менее двух раз, меняя угол падения луча на пластинку, не забывая заносить все полученные данные в таблицу.
7. После проделанной работы рассчитайте абсолютные погрешности измерения отрезков.
8. Далее вычислите относительную и абсолютную погрешности измерения показателя преломления стекла.
9. Сравните результаты, полученные по формулам, и сделайте вывод о зависимости или независимости показателя преломления от угла падения светового луча.
Контрольные вопросы:
1. От чего зависит показатель преломления вещества?
2. В чем заключается явление полного отражения света на границе раздела двух сред?
3. Запишите формулу для вычисления скорости света в веществе с показателем преломления n.
Дополнительное задание:
Попробуйте, используя стеклянную пластинку, наблюдать явление полного отражения. Запишите, как вы осуществляли этот эксперимент.
https://www.youtube.com/watch?time_continue=1&v=9aoGu9jD_78&feature=emb_logo
https://www.youtube.com/watch?v=6cIiYL5VZ94
https://www.youtube.com/watch?v=ul9zX5KGlDo ссылки на урок
Д/З § - 32 изучить, конспект