лабараторная работа номер 75. Теоретическое введение

• Название: Теоретическое введение
• Анкор: лабараторная работа номер 75
• Дата: 13.10.2021
• Размер: 480.97 Kb.
• Имя файла: LR_75_Ubishev.docx
• Тип: Закон; #247029

Теоретическое введение

Известно, что при прохождении света через границу двух прозрачных веществ неодинаковой оптической плотности падающий луч

света АО разделяется на два луча – отраженный луч ОВ и преломленный луч ОD (рис. 1).


Направления этих лучей определяются следующими законами отражения и преломления света:

1. 
   Луч АО, падающий на преломляющую поверхность, нормаль к поверхности в точке падения РОР, отраженный луч ОВ и преломленный луч ОD лежат в одной плоскости.
   
2. 
   Угол отражения РОВ численно равен углу падения АОР.
   
3. 
   Синус угла падения i₁ относится к синусу угла преломления i₂, как скорость света в первой среде υ₁ относится к скорости света во второй среде υ₂:
   

. (1)

Последний закон говорит о том, что свет распространяется в различных средах с различной скоростью.

Для двух данных сред и для луча данной длины волны отношение скорости света в первой среде υ₁ к скорости света во второй среде υ₂ или отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, т.е.

(2)


. (3)

Величина n₂₁ называется относительным показателем преломления второй среды по отношению к первой.

Если одна из сред, например, среда 1 – вакуум или воздух, то показатель преломления n среды 2 (см. рис. 1) по отношению к вакууму называется абсолютным показателем преломления данной среды.

Абсолютный показатель преломления среды 2 равен

, (4)

где с – скорость света в вакууме; υ₂ – скорость света в данной среде 2.

Таким образом, абсолютный показатель преломления среды есть отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:

. (5)

Показатель преломления зависит от длины волны света и от свойств среды. Абсолютные показатели преломления больше единицы. Это означает, что скорость распространения света в данной среде всегда меньше, чем в вакууме.

Относительный показатель преломления двух сред n₂₁ связан с абсолютными показателями преломления n₁ и n₂ следующим соотношением:

. (6)

Для определения показателей преломления веществ существуют различные методы. Одним из них является метод определения показателя преломления стекла при помощи микроскопа.

Цель работы: ознакомление с одним из способов измерения показателя преломления прозрачных сред.

Приборы и принадлежности: микроскоп ШМ-1, индикатор малых перемещений КИ 2, набор стеклянных пластин, покрытых с обеих сторон микро капельными метками.

Ход работы

1. 
   Взять стеклянную пластинку согласно заданному варианту работы.
   
2. 
   Измерить её толщину α микрометром или штангенциркулем с ценой деления нониуса не более 0,01 мм.
   
3. 
   Установить пластину на предметный столик микроскопа, прижать её зажимом.
   
4. 
   Вращая ручку, опускать тубус микроскопа до тех пор, пока в поле зрения его окуляра не станут отчетливо видны метки верхней поверхности пластины.
   
5. 
   Записать с точностью до сотых долей миллиметра показания индикатора- Д₁.
   
6. 
   Продолжить опускать тубус микроскопа до тех пор, пока в окуляре микроскопа не появится чёткое изображение меток нижней поверхности пластины. Записать показания индикатора Д₂.
   
7. 
   Повторить измерения Д₁ и Д₂ несколько раз. Полученные результаты занести в таблицу.
   

Таблица 1- Измерения

Номер измерений	Толщина пластины d, мм	Показания индикатора, мм		Кажущаяся толщина, мм (d’=Д2-Д1)	-d
		для верхней поверхности Д1, мм	для нижней поверхности Д2, мм
1	4,53	3,42	6,46	3,04	0,012
2	4,57	3,41	6,45	3,04	-0,028
3	4,54	3,43	6,43	3,00	0,002
4	4,55	3,42	6,46	3,04	-0,008
5	4,52	3,43	6,45	3,02	0,022
Сред.	4,54	3,42	6,45	3,03

8. 
   По результатам измерений рассчитать среднее значение кажущейся толщины , стандартное отклонение (S_d S_d’), доверительный интервал для истинной (S_d∙t) и кажущейся (S_d’∙t) толщины пластинки. Результаты измерения записать в виде
   

d=± S_d∙t; d’=± S_d’∙t. Расчёты:

=4,54;

=3,03; S_d=0,01924; S_d’=0,01789;

S_d∙t=0,01924∙2,77=0,05; S_d’∙t=0,01789∙2,77=0,05; d=± S_d∙t=4,542±0,05; d’=± S_d’∙t=3,028±0,05.

9. 
   Вычислить показатель преломления стекла 𝑛 = ^<𝑑>
   

<𝑑^′>

10. 
    Погрешности
    

Таблица 2- Погрешности
𝑛 =

4,54


3,03
= 1,50

Наименование величины	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
d	0,02	0,526%
d’	0,02	0,734%
Д1	0,01	0,304%
Д2	0,02	0,236%

Вывод: в ходе проведенной нами лабораторной работы был рассмотрен один из способов измерения показателя преломления твердых тел на основе того, что предмет на нижней границе прозрачного твердого тела кажется ближе, чем есть на самом деле. Был установлен показатель преломления стекла – n=1,50. Табличные показатели преломления стекла варьируются от 1,48 до 2,18. Полученное нами значение удовлетворяет теоретическим, из чего следует, что работа проведена верно.