Лаба. Лабораторная работа 202 определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа

• Название: Лабораторная работа 202 определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа
• Дата: 12.06.2021
• Размер: 65.26 Kb.
• Имя файла: LABORATORNAJA_RABOTA_202.docx
• Тип: Лабораторная работа; #216929

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №202

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА
С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА
Приборы и принадлежности:

1. 
   измерительный микроскоп с микрометрическим винтом;
   

2. 
   микрометр;
   

3. 
   измеряемые стеклянные пластинки со штрихами на обеих поверхностях;
   

4. 
   осветитель.
   

Правила обращения с микроскопом

• 
  нерабочем состоянии микроскоп следует накрывать чехлом. Необходимо периодиче-ски протирать его мягкой тряпкой, слегка пропитанной бескислотным вазелином, предва-рительно удалив пыль, а затем обтирать сухой тряпкой.
  

Нельзя касаться пальцами поверхностей линз, разбирать объективы.
Краткая теория работы
При прохождении света через плоскую границу двух прозрачных веществ неодинако-вой оптической плотности, падающий луч света АО разделяется на два луча - отражен-ный ОВ и преломленный ОD (см. рисунок).
Схема прохождения лучей через стеклянную пластинку дана на рисунке:

				D
воздух	C	O
n
	h	i	i
	E
стекло	H	p
				B
воздух		A
	1
		2

Направления этих лучей определятся следующими законами отражения и преломления света:

1. 
   Луч АО, падающий на преломляющую поверхность, нормаль поверхности в точке па-дения ОР, луч отраженный ОВ и луч преломленный ОD лежат в одной плоскости.
   
2. 
   Угол отражения РОВ равен углу падения РОА.
   

3. Синус угла падения i относится к синусу угла преломления j, как скорость света в пер-	v1
вой среде относится к скорости света во v2 второй среде :

sin i _ v1




sin j v2

Порядок выполнения работы
Установить на головку тубусодержателя визуальную насадку, в основание микроскопа осветительное устройство. Ввернуть в револьвер объективы и поставить в трубку визу-альной насадки окуляр.
Качество изображения в микроскопе в значительной мере зависит от освещения, по-этому настройка освещения является важной подготовительной операцией.
Препарат может быть освещен как искусственным, так и естественным светом.

• 
  нашей работе упрощенный осветитель искусственного света ИО-32 устанавливается под конденсором, в посадочное гнездо в основании микроскопа.
  

Лампа осветителя включается непосредственно в сеть переменного тока 220 В.
Показатель преломления зависит от длинны волны света и от свойств среды. Абсолют-ные показатели преломления больше единицы. Это означает, что скорость распростране-ния света в данной среде всегда меньше, чем в вакууме.

Относительный показатель преломления двух сред n₂₁ связан с абсолютными показате-

n			v1		c  n2		n2
	2 1		v2		c  n1		n1

лями преломления сред n₁ и n₂ соотношениями:
Для определения показателей преломления веществ существуют различные методы. Одним из них является метод определения показателя преломления стекла при помощи микроскопа. В основе метода лежит явление кажущегося уменьшения толщины стеклян-ной пластинки в следствии преломления световых лучей, проходящих в стекле, при рас-смотрении пластинки нормально к ее поверхности.

• 
  точку А, находящуюся на нижней поверхности стеклянной пластинки, падают два луча света: 1 и 2. Луч 2 падает на пластинку нормально к ее поверхности и поэтому про-ходит сквозь пластинку и выходит в воздух, в точке С, не испытывая преломления.
  

Луч 1 дважды преломляется и выходит из пластинки в точке О, по направлению к точке
D.
При выходе из пластинки луч OD образует угол преломления j – больший, чем угол падения i.
Если смотреть из точки D по направлению DO, то наблюдатель будет видеть точку пе-ресечения лучей OD и АС не в точке А, а в точке Е, т.е. толщина пластинки будет казаться равной |CE|. Из рисунка видно, что кажущаяся толщина пластинки |CE|=h меньше истин-ной толщины |CА|=H.
Для лучей, близких к нормально падающим лучам, углы падения и преломления малы.

• 
  этом случае синусы можно заменить тангенсами и по закону преломления света напи-сать (рассматривается ход лучей от D к А):
  

nâîçäóõà 1	n			sin 		tg
		ñòåêëà		sin i		tgi

При рассмотрении рисунка и после соответствующих преобразований имеем:

nñòåêëà		cO  H	или	n 	H
					h
		cO h
Следовательно, по
			казатель (коэффициент) преломления стекла можно

найти из отношения истинной толщины стеклянной пластинки к кажущейся ее толщине. Истинная толщина пластинки измеряется микрометром, а кажущаяся – микроскопом с микрометрическим винтом.
Измерение и обработка результатов измерений

1. 
   Измеряют микрометром истинную толщину стеклянной пластинки Н в том месте, где нанесены штрихи, и выражают ее значение в миллиметрах.
   

1. 
   Перемещая тубус, добиваются четкого изображения видимого в микроскоп штриха, нанесенного на верхнюю поверхность пластинки. Записывают отсчет микрометрического винта микроскопа и считают его за нулевое деление (от это-го деления производят дальнейшие отсчеты).
   

2. 
   Опускают тубус микроскопа до получения четкого изображения штриха на ниж-ней поверхности пластинки. Новый отсчет микрометрического винта дает ка-жущуюся толщину пластинки h. Очевидно h=(NZ+0.002m) мм.
   

Где:
N – число полных оборотов барабана винта;
Z =0.002*50 – шаг винта;
50 – число делений в одном полном обороте барабана;
0.002 – цена одного деления винта барабана (мм); m – число делений в неполном обороте барабана.

Видно, за один полный оборот барабана микрометрического винта тубус мик-

роскопа перемещается на Z=0.1мм.	n 	H
3. Вычисляют показатель (коэффициент) преломления стекла по формуле		h

4. 
   Измерение истинной и кажущейся толщины пластинки производят не менее трех раз,
   

определяют среднее и истинное значение показателя преломления стекла.
Данные опыта занести в таблицу:

№	H (мм)	Отсчет микро-метрического винта		h=N*Z+0.002*m	nn	nист. n n
		N	m
1	2,05	22	28
2	2,04	22	9
3	2,06	22	10
4	2,05	22	5
5	2,03	22	24
Среднее значение

Контрольные вопросы

1. 
   Сформулировать законы отражения и преломления света.
   

2. 
   Какой наименьшей высоты зеркало надо иметь, чтобы человек ростом 170 см. увидел себя в нем полностью?
   

3. 
   Три плоских зеркала расположены, так как показано на рисунке.
   

Начертить ход луча, выходящего из источника S и по-сле отражения от зеркал проходящего через заданную точку А.




4. Объясните, почему плоское зеркало меняет местами правое и левое, но не переставляет местами верх и низ?

5. 
   В чем заключается физический смысл абсолютного показателя преломления среды?
   

6. 
   Скорость света во льду равна 2.29*10⁸ м/с. Чему равен показатель преломления льда?
   

20

7. 
   Горизонтальная плоскопараллельная пластина из стекла в одном случае граничит непосредственно с воздухом, а в другом случае между ней и воздухом находится слой воды. В обоих случаях на нижнюю поверхность стеклянной пластины, под углом i, па-дает луч света. Показать, что луч света в обоих случаях выйдет в воздух под одним и тем же углом.
   

7. 
   При каком условии наблюдается полное отражение? В чем заключается принцип. Формула для вычисления предельного угла полного отражения.
   

7. 
   На плоскопараллельную стеклянную пластину (n=1.6) под углом 45^О падает луч света. Определить толщину пластины, если вышедший из пластины луч смещен относитель-но продолжения падающего луча на расстояние 2 см.
   

Литература

1. 
   Термодинамика. Электричество и магнетизм [Электронный ресурс]: учебник/ Ташлыкова-Бушкевич И.И.— Электрон. текстовые данные.— Минск: Вышэйшая школа,
   

2014.— 304 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/35562.— ЭБС «IPRbooks», по паролю

2. 
   Ташлыкова-Бушкевич И.И. Физика. Часть 2. [Электронный ресурс]: учебник/ Ташлыкова-Бушкевич И.И.— Электрон. текстовые данные.— Минск: Вышэйшая школа,
   

2014.— 345 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/35563.— ЭБС «IPRbooks», по паролю