Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа

СереднійБезпечноНа рівні шкільного обладнанняДо 1 години

Резюме

Завдання роботи:

Оволодіти методом визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа.
Визначити показник заломлення скла.

Попередня інформація

Абсолютним показником заломлення n певного 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 боці пластинки, протилежному щодо спостерігача. Промені світла ОВ та ОС (див. рис. 1) на межі скла й повітря заломлюються і йдуть у напрямках ВЕ і СД. Продовження променів ВЕ та СД перетинаються в точці О'. У цій самій точці перетинаються продовження заломлених променів, що виходять із 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 за нормаллю до граней пластинки кути будуть малими, тому тангенси кутів можна замінити їхніми синусами. Отже, n=sinα/sinβ=d/d', тобто для визначення показника заломлення скла потрібно виміряти дійсну та уявну товщину пластинки.

Обладнання

Мікроскоп із мікрометричним гвинтом, скляна пластина з мітками на обох поверхнях, мікрометр (штангенциркуль).

Експериментальна процедура

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 показання мікрометричного гвинта K₁ (у цій варіації роботи визначте показання мікрометра, прилаштованого до мікроскопа).

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

3. Мікрометричним гвинтом перемістіть тубус мікроскопа у положення, за якого видно чітке зображення мітки на іншому боці пластини. 4. Визначте покази мікрометричного гвинта K₂ для зазначеного випадку.

Рис. 4. Показання мікрометра при сфокусованому мікроскопі на одній з граней пластини K₁

Рис.5. Показання мікрометра при сфокусованому мікроскопі на іншій грані пластини K2

5. Повторіть кроки, 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 зі стандартними табличними величинами та зробіть висновки. 11. Відпочивайте! :-)

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

Аналіз отриманих даних

Отримані дані заносьте у створену вами таблицю. Визначте показник заломлення скла та похибки. Проаналізуйте отриманий результат.

Напрями розвитку

Поміркуйте, як можна підвищити точність проведених вимірів.