Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 2
учебно-методический материал по физике (11 класс) по теме

Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс.

РАБОТА 2. Измерение коэффициента преломления твердого материала

Цель: измерение показателя преломления стекла (оргстекла). В эксперименте негласно предполагается, что стенка сосуда очень тонкая, т. е. оптическая длина пути в ней мала по сравнению с оптической длиной пути в жидкости: 2nст d << nxL.

Оборудование: лазерный брелок, плоские стекла, которые можно скрепить в стопку (от книжных полок или предметные стекла для биологических исследований под микроскопом, одинаковые канцелярские линейки, угольники или транспортиры из оргстекла), бумага, карандаш, транспортир.

Ход работы

1. Аккуратно выньте из книжных полок 5-6 стекол, соберите их в пачку и поставьте торцом на заранее приготовленную клетчатую бумагу-миллиметровку (рис. 5). Например, укрепите стекла вертикально с помощью двух тяжелых упоров. Если вы выполняете работу вдвоем, то один из вас может просто подержать стекла.
2. Расположив брелок под углом к стеклам, направьте луч и отметьте его ход до стекол и после них, «ловя» кончиком карандаша луч в нескольких точках.
3. Соединение точек до вхождения луча в пачку и после выхода из нее дает возможность найти точки типа А и Б и измерить углы падения и преломления луча в стекле. Измерьте углы α и γ и рассчитайте показатель преломления стекла n = sin α/sin γ.
4. Повторите опыт 3-4 раза при разных значениях α, занесите данные в таблицу и рассчитайте среднее значение п. Запишите вывод.

Примечания для учителя

♦ Совпадение результатов при разных α сильно зависит от того, ровные ли стекла, параллельны ли их плоскости и параллельно ли они упакованы в пачку.

• Чем толще пачка, тем точнее регистрируется угол γ.

• Типичные результаты измерения для пачки из трех оконных стекол размером примерно 10 x 10 см приведены в табл. 2. Смысл обозначений α1, α2, γ1, γ2 ясен из рис.6.

Таблица 2

ncp = 1,54

Усреднение углов на передней и задней гранях пачки позволяет уменьшить ошибку процедуры измерения α и γ.

♦ Интересно проследить качественно ход преломления луча лазерного брелока, направляя его параллельно верхней кромке пачки, т.к. на стыках плоскостей стекол возникает видимый след за счет рассеяния.

♦ В качестве прозрачного твердого тела можно использовать кристалл с двумя параллельными гранями, выращенный самим учащимся, или кристалл из коллекции минералов.

Использованы материалы приложения к газете «Первое сентября» «Физика №2-2001г.».