Ви є тут

Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа

Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа
Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа

Мета роботи: оволодіти методом визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа та визначити показник заломлення скла.
Обладнання: мікроскоп з мікрометричним гвинтом, скляна пластина з мітками на обох поверхнях, мікрометр (штангенциркуль).

Теоретичні відомості:
Абсолютним показником заломлення n даного середовища називається відношення синуса кута падіння α променя, що йде з вакууму, до синуса кута заломлення β в цьому середовищі, тобто n=sinα/sinβ.
Рис.1 Схематичне зображення руху променів у скляній пластинці з паралельними гранями.
У цій роботі показник заломлення скла визначається за допомогою мікроскопа. Щоб пояснити суть цього методу, розглянемо хід променів від фіксованої точки, наприклад точки О, розташованої на протилежному боці пластинки щодо спостерігача. Промені світла ОВ та ОС (див. рисунок 1 вище) на межі скла й повітря заломлюються і йдуть у напрямках ВЕ і СД. Продовження променів ВЕ та СД перетинаються в точці О'. У цій же точці перетинаються продовження заломлених променів, що виходять з точки О в усіх напрямках. Отже, спостерігачеві здається, що промені виходять не з точки О, а з точки О' - її уявного зображення. Як показано на рисунку 1,
tgβ=x/a
tgα=x/(d-b)
Поділивши tgα на tgβ, матимемо: tgα/tgβ=d/(d-b)=d/d', де d' - уявна товщина пластинки, яку вимірюють за допомогою мікроскопа.
У разі спостереження по нормалі до граней пластинки кути будуть малими, тому тангенси кутів можна замінити їх синусами. Отже, n=sinα/sinβ=d/d', тобто, для визначення показника заломлення скла потрібно виміряти дійсну і уявну товщину пластинки.
Хід роботи:

1. Покладіть скляну пластину на предметний столик мікроскопа.

Рис.2 Скляна пластинка на предметному столику мікроскопа.

2. Наведіть мікроскоп на чітке зображення якої-небудь точки на одному боці пластини та визначте покази мікрометричного гвинта K1 (в даній варіації роботи визначте покази мікрометра, прилаштованого до мікроскопа).

Рис.3 Зображення у сфокусований мікроскоп на одній з граней пластини.

3. Після цього мікрометричним гвинтом перемістіть тубус мікроскопа, при якому видно чітке зображення мітки на іншому боці пластини.
4. Визначте покази мікрометричного гвинта K2 для даного випадку.

Рис.4 Показники мікрометра при сфокусованому мікроскопі на одній з граней пластини K1.
Рис.5 Показники мікрометра при сфокусованому мікроскопі на іншій грані пластиниK2.

5. Повторіть вправи, описані в пунктах 2-4 три-чотири рази . Результати вимірювань занесіть у створену Вами таблицю.
6. Визначте уявну товщину пластинки та обчисліть відповідні похибки.
7. За допомогою мікрометра або штангенциркуля виміряйте товщину пластинки в тому місці, де відбувалося вимірювання її уявної товщини.

Рис.6 Визначення товщини скляної пластини мікрометром.

8. Запишіть результати вимірювань та оцініть похибки вимірювань.
9. Визначте показник заломлення скляної пластинки. Обчисліть відповідні похибки.
10. Порівняйте отримані значення із стандартними табличними величинами та зробіть висновки!
11. Дайте відповіді на контрольні запитання.
12. Відпочивайте! :-)

Якщо Ви не маєте можливості виконати роботу самостійно, скористайтесь даними з відео нижче:

Контрольні запитання:
1. Що називається абсолютним показником заломлення?
2. Як впливає товщина пластини на точність вимірювання показника заломлення?
3. Чим відрізняється абсолютний показник заломлення від відносного?
4. Який фізичний зміст показника заломлення?
5. Знайдіть відносний показник заломлення скляної пластинки, що використовувалася в роботі, відносно води.