5_Показатель Ломлячи скла
Лабораторна робота №4
Визначення показника заломлення скла.
Мета роботи: 1.Определить показник заломлення скла за допомогою мікроскопа;
2. за допомогою пластинки з паралельними гранями.
Обладнання: 1. Мікроскоп БИОЛАМ
2. Скляна пластина з подряпинами на обох поверхнях.
4. Скляна пластинка з паралельними гранями.
5. Підставка з пінопласту.
6. Булавки - 4 штуки.
8. 3 аркуша паперу.
Якщо світло падає на межу поділу двох середовищ (двох прозорих речовин), то падаючий промінь 1 (рис.1.) Поділяється на два - відбитий 2 іпереломлені 3, напрямки яких задаються законами відбиття і заломлення.
Закон заломлення. промінь падаючий, промінь переломлений і перпендикуляр, проведений до межі поділу в точці падіння, лежать в одній площині; відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина постійна для даних середовищ:
де
Відносний показник заломлення двох середовищ дорівнює відношенню їх абсолютних показників заломлення.
Абсолютним показником заломлення середовища називається величина
Закон заломлення (1) можна записати у вигляді:
З симетрії вираження (3) випливає оборотність світлових променів. Якщо звернути промінь 3 (рис.1.), Змусивши його падати на кордон розділу під кутом
Показник заломлення залежить від властивостей середовища і довжини хвилі світла.
Показник заломлення є найважливішою характеристикою речовини, пов'язаної з його хімічною структурою, з концентрацією і щільністю (в разі дослідження рідких розчинів).
Існують різні методи визначення показника заломлення.
У даній роботі використовуються два методу:
Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа,
Визначення показника заломлення скла за допомогою плоско-паралельної пластинки і шпильок.
Для визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа беруть плоско паралельну пластинку з нанесеними на її обох площинах неглибокими подряпинами.
Для того, щоб легко було розпізнати, нанесена чи спостерігається в мікроскопі подряпина на верхньої або нижньої поверхні, зручно на одній поверхні провести подряпину вздовж пластинки, а на іншій - поперек.
Розглянемо хід променів 1 і 2, що вийшли з точки О, що лежить на нижній подряпині. Луч 1 йде в бік ОА, що збігається з напрямком нормалі до поверхні пластинки. Луч 2 йде у напрямку ОВ і падає на верхню поверхню під досить малим кутом β. коли синуси можна замінити тангенс. Поламав в точці В, піде у напрямку ВЕ (рис.3.).
Спостерігач знаходиться над платівкою побачить вже точку О на перетині двох променів першого і продовженого переломленого променя ВЕ в точці О1. У цій же точці О1 також перетнуться після заломлення продовження всіх променів, які виходять з точки О за напрямками створює малі кути з нормаллю. Спостерігачеві буде здаватися, що всі ці промені виходять не з точки О, а з її уявного зображення О1. Тому, якщо спостерігач налаштував мікроскоп на верхню подряпину (точка А), то, щоб побачити точку О, йому буде потрібно опустити тубус мікроскопа нема на відстань ОА, рівне d - товщині пластинки, а на меншу відстань АО1 рівне d1 уявній товщині пластинки.
Так як в об'єктив мікроскопа потрапляє дуже вузький пучок променів, то кути
З креслення видно, що
(4)
Але так як АВ = ОС; АО1 = d1. ВС = d. то з формули (4) отримуємо
де d - товщина скляної пластинки.
d1 - уявна товщина пластинки.
Отже, для визначення показника заломлення потрібно справжню товщину пластинки розділити на її уявну товщину. Справжня товщина пластинки d вимірюється мікрометром. Удавана товщина пластинки дорівнює d1 різниці звітів положень тубуса при наведенні мікроскопа на верхню і нижню подряпини.
I. Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа.
Виміряйте мікрометром товщину пластинки 3 рази в різних місцях. З отриманих результатів знайдіть середнє значення.
Покладіть пластинку на предметний столик так, щоб перетин подряпин виявилося в центрі поля зору мікроскопа.
Мікрометричний гвинт поверніть за годинниковою стрілкою до упору. Потім поверніть мікрометричний гвинт проти годинникової стрілки до суміщення першого нульового розподілу шкали мікрометра з початком відліку.
Наведіть мікроскоп на чітку видимість нижньої подряпини, переміщаючи тубус вгору або вниз за допомогою гвинта тубуса. Наведення повторіть кілька разів.
Повертайте мікрометричний гвинт проти годинникової стрілки до чіткого бачення верхньої подряпини. Для підрахунку числа маленьких поділок починайте повертати мікрометричний гвинт за годинниковою стрілкою до першого нульового розподілу, вважаючи число маленьких поділок - до (ціна одного поділу Z = 0,002 мм). Потім, обертаючи мікрометричний гвинт назад (за годинниковою стрілкою) до упору, відрахуйте число повних обертів "m". Повний оберт гвинта (або крок гвинта) S = 0,1 мм (50 справ. На гвинті 0,002 мм = 0,1 мм). Тоді здається товщину пластинки можна обчислити за формулою:
Підставляючи значення d і d1 в формулу (5), визначте показник заломлення скляної пластинки.
Вимірювання виконайте 3 рази і результати внесіть в таблицю 1.
МетодII. Визначення показника заломлення скла за допомогою плоско-паралельної пластинки і шпильок.
Чистий аркуш паперу покладіть на платівку з пінопласту. Посередині аркуша покладіть скляну пластинку і за нею уколів вертикально одну шпильку (А), як показано на малюнку на рис.4.
2. Розташуйте очей на рівні аркуша паперу і повертайте скляну пластинку до тих пір, поки нижня частина шпильки, яка спостерігається крізь товщину скла, що не буде значно зміщена щодо верхньої.
Вкол другу шпильку (В) з тієї ж сторони, де знаходиться шпилька (А), а дві залишилися шпильки (С і D) уколів по інший бік пластинки так, щоб підстави всіх чотирьох шпильок здавалися розташованими на одній прямій.
Окресліть контури пластинки, вийміть шпильки і відзначте місця проколів буквами А, В, С, D. Потім зніміть пластинку з паперу.
Використовуючи прямокутник зробіть на аркуші паперу наступні побудови:
а) Проведіть прямі ВК; DК1; і К1 К.
б) Продовжіть пряму К1 До до краю аркуша паперу.
в) Проведіть через точку К пряму МР, перпендикулярну гранях пластинки.
г) Відкладіть на цьому перпендикуляре довільні рівні відрізки від точки К тобто КМ = КР.
д) З точок М і Р опустіть перпендикуляри: МN на пряму КВ і РQ на пряму К1 Е.
З рис.3 видно, що кут , є кут падіння променя АВ на скляну грань, угол- є кут заломлення в склі.
Запишемо закон заломлення для верхньої межі розділу.
З трикутника МNK
З трикутника QPK
За умовою побудови МК = КР, отже
7. Виміряйте міліметровою лінійкою (косинцем) відрізки МN і РQ і за формулою (10) визначте показник заломлення скла даної пластинки.
8.Експерімент проведіть не менше 3-х разів, на різних аркушах паперу змінюючи кути падіння.
Результати вимірювань і розрахунків внесіть в таблицю 2.