Лабораторная работа "Показатель преломления"
опыты и эксперименты по физике на тему

Лабораторная работа

Тема: Определение показателя преломления стекла.

Цель работы: Опытным путем определить показатель преломления стекла.

Приборы и материалы: плоскопараллельная пластина, английские булавки, циркуль, линейка.

Теоретическая часть.

                        n (1)

Показатель преломления -  постоянная величина, входящая в закон преломления света, называется относительным показателем преломления или показателем преломления второй среды относительно первой.

Из принципа Гюйгенса не только следует закон преломления, но с помощью этого принципа раскрывается физический смысл показателя преломления. Он равен отношению скоростей света в средах, на границе между которыми происходит преломление:

                        n =  (2)

Если угол преломления β меньше угла падения α, то согласно (1) скорость света во второй среде меньше, чем в первой.

Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления этой среды. Он равен отношению синусу угла падения к синусу угла преломления при переходе светового луча из вакуума в данную среду.

Пользуясь формулой (2), можно выразить относительный показатель преломления через абсолютные показатели преломления n1 и n2 первой и второй сред.

Действительно, так как n1 =  и  n2 = , где с – скорость света в вакууме, то

 n = =  (3)

 Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой.

Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т. е. от температуры вещества, его плотности,  наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зелено-го – меньше, чем для фиолетового.

n = 1,47 – 2,04.

Практическая часть.

 n = ;         sin α = ;        sin β = ;         nп р= ;        ε =;        ∆n = nп р∙ ε;

n = nп р ± ∆n;        n1пр - ∆n1 ‹ n 1‹ n1пр + ∆n1;                n2п р - ∆n2 ‹ n2 ‹ n2пр +∆n2.

1. Возьмите лист бумаги (тетрадь).
2. Положив пластину с параллельными гранями на лист бумаги, прочертите линии вдоль преломляющих граней.

3. Воткните в тетрадь две булавки так, чтобы одна из них касалась пластинки, а проведенный через них отрезок прямой образовал бы с гранью произвольный <α

4. Подняв тетрадь на  уровень глаз, воткните третью булавку так, чтобы она (если смотреть через пластину) закрыла две первые булавки. Также с четвертой булавкой.

5. Сняв пластину и  вынув булавки, соедините отверстия от булавок отрезками прямой линии.

6. Восстановите ┴-р в точку падения луча.

7. Начертите окружность с произвольным радиусом в точке падения луча.

8. Найдите точки пересечения окружности с падающим и отраженным лучами.

9. Из этих точек восстановите ┴ к общему ┴ - ру.

10. Измерить эти расстояния.

11. Найти n.

12. Повторите опыт измерения и вычисления для другого угла падения.

13. Оцените погрешность измерения.

14. Сделать вывод о зависимости (или независимости) показателя преломления от угла падения.