Наблюдение преломления света и измерение показателя

Аннотация
К рассмотрению предлагается экспериментальная работа по физике для
учащихся 11 классов. Предложенная работа относится к разделу «Оптика»
учебной программы углубленного изучения физики под редакцией Г.Я.
Мякишева.
Лабораторная работа
Тема: Наблюдение преломления света и измерение показателя
преломления стекла
Приборы и материалы:
стеклянная пластинка с двумя плоскими
параллельными гранями, флакон из-под духов с плоскими параллельными гранями, листы
белой бумаги, линейка с миллиметровыми делениями, циркуль, транспортир, черный и
цветной карандаши или шариковые ручки, четыре булавки
Задание. 1. Измерить показатель преломления света на основе наблюдения
преломления света методом мнимых изображений
Рис. 2.
По одну сторону плоскопараллельной пластинки располагают две булавки 1 и 2
(рис. 1) и рассматривают их сквозь пластинку в направлении, которое значительно
отличается от перпендикулярного направления к пластинке. Из-за преломления света
наблюдается кажущееся смещение булавок. Между глазом и пластинкой помещают ещё
две булавки 3 и 4 так, чтобы мнимые изображения булавок 1 и 2 лежали на одной прямой
с булавками 3 и 4.
После этого отмечают на бумаге положения преломляющих граней пластинки и
основания булавок (рис. 2). Через основания булавок 1 и 2 проводят падающий луч, а
через основания булавок 3 и 4 - луч, прошедший через пластинку. Затем чертят
окружность возможно большего радиуса R с центром в точке В. Через точку В и точку F
выхода преломлённого луча из пластинки проводят прямую ВС до пересечения с
окружностью. Из точек А и С опускают перпендикуляры АЕ и CD. Если угол падения
обозначить через  , а угол преломления через  , то sin  =a/ R и sin  = b / R, где а=АЕ;
b = CD. Поэтому показатель преломления п= sina/sinp= а/b.
1
Результаты измерений занесите в таблицу.
А Е= а, мм
CD= b, мм
n= а/ b
Задание. 2. Измерить показатель преломления
света путём наблюдения смещения
параллельных лучей.
На листе бумаги на расстоянии 1-1,5
см друг от
друга начертите две
параллельные прямые АВ || CD (желательно
разным цветом, рис. 3). Положите на бумагу
стеклянную пластинку так, чтобы её грани
были перпендикулярны этим прямым и одна
из граней проходила через отмеченную точку Е.
Е. Затем поворачивайте пластинку - и вы
увидите, что мнимые изображения прямых
линий смещаются, оставаясь параллельными
друг другу.
Поверните пластинку так, чтобы
изображение луча DE совпадало с
направлением луча AF.
Прижав
Рис. 3.
пластинку к бумаге, отметьте карандашом её
грани MN и KL, а затем пластинку уберите.
Из опыта ясно, что луч DE будет виден как продолжение луча AF лишь в том случае, если в
стекле свет распространялся вдоль луча EF. Начертите этот луч на бумаге. Постройте
перпендикуляр к граням пластинки ER  MN. Тогда угол  DEP=  является углом падения, а
угол  REF=  - углом преломления.
Чтобы не измерять углы транспортиром, что вносит большие погрешности, следует
поступить следующим образом. Отложите отрезок ED=EF и из точки D опустите перпендикуляр на
нормаль ER. Тогда sin  =DP/DE, sin  =RF/EF, а показатель преломления п= sin  / sin  =DP/RF
Задание. 3. Измерить показатель преломления жидкости
Налейте во флакон воду и любым из указанных выше методов определите показатель
преломления воды. Затем замените чистую воду концентрированным раствором сахара или соли и
проверьте, отличается ли показатель преломления раствора от показателя преломления чистой
воды.
2
зат