Лабораторная работа ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА С ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА

Лабораторная работа
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА С
ПОМОЩЬЮ МИКРОСКОПА
Цель работы: определить показатель преломления стекла с помощью микроскопа и
оценить правдоподобность полученного результата.
О б о р у д о в а н и е: измерительный микроскоп с микрометрическим винтом,
инструкция к микроскопу, микрометр или штангенциркуль, стеклянные пластины со
взаимно перпендикулярными штрихами на обеих поверхностях, осветитель.
Содержание и метод выполнения работы
При прохождении света через ровную и плоскую границу двух прозрачных веществ
неодинаковой оптической плотности падающий луч свет разделяется на два луча –
отраженный луч и преломленный луч. Направления этих лучей определяются
следующими законами отражения и преломления света:
1. Луч, падающий на преломляющую поверхность, нормаль к поверхности в точке
падения, луч отраженный и луч преломленный лежат в одной плоскости.
2. Угол отражения равен углу падения.
3. Синус угла падения относится к синусу угла преломления, как скорость света в
первой среде относится к скорости света во второй среде. Данная величина называется
относительным показателем (коэффициентом) преломления второй среды по отношению
к первой.
Последний закон говорит о том, что свет распространяется в различных средах с
различной скоростью.
В основе метода экспериментального исследования лежит явление кажущегося
уменьшения толщины стеклянной пластины вследствие преломления световых лучей,
проходящих в стекле при рассматривании пластинки нормально к ее поверхности. Схема
прохождения лучей через стеклянную пластину дана на рисунке.
В точку А, находящуюся на нижней поверхности
стеклянной пластины, падают два луча света 1 и 2. Луч 2
C
падает на пластину нормально к ее поверхности и поэтому
O
проходит сквозь пластину и выходит в воздух в точке С, не
h
испытывая преломления. Луч 1 преломляется и выходит из
H
E 
пластины в точку О по направлению к точке D.
При выходе из пластины луч ОD образует угол
преломления  -больший, чем угол падения . Если смотреть
из точки D по направлению DО, то наблюдатель будет видеть
A
точку пересечения лучей DО и АС не в точке А, а в точке Е,
1  2
т.е. толщина пластины будет казаться равной СЕ.
Из рисунка видно, что кажущаяся толщина пластины
СЕ= h меньше истинной, т.е. действительной ее толщины СА = Н.
Для лучей, близких к нормально падающим лучам, углы падения и преломления
малы. В этом случае синусы углов можно заменить тангенсами и по закону преломления
света написать (рассматривая обратный ход лучей, т.е. от D к А):
sin  tg  CO  H
H
n


или п  .
sin  tg 
h  CO
h
 D
Лабораторная работа «Определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа»
2
Следовательно, показатель преломления стекла можно найти из отношения
истинной толщины стеклянной пластины к кажущейся ее толщине.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте листы для отчета о проделанной работе с предварительными
записями.
2. Измерьте микрометром или штангенциркулем истинную толщину стеклянной
пластины.
3. Определите кажущуюся толщину стеклянной пластины, для чего пластину
положите на столик микроскопа под объектив так, чтобы оба штриха пересекали
оптическую ось прибора.
4. Двигая тубус, добейтесь четкого изображения видимого в микроскоп штриха,
нанесенного на верхнюю поверхность пластины. Запишите отсчет микрометрического
винта микроскопа и считайте его за нулевое деление (от этого нулевого деления
производите дальнейшие отсчеты только для данной пластины).
5. Опустите тубус микроскопа до получения четкого изображения штриха на нижней
поверхности пластины. Новый отсчет микрометрического винта дает сразу кажущуюся
толщину пластины: h = N  ЦД, где N – число делений по микрометрическому винту, ЦД –
цена деления одного штриха микрометрического винта. Чаще всего у оптических
микроскопов цена деления равна 0,002 мм.
Примечание: для каждой стеклянной пластины необходимо произвести не менее
трех измерений.
6. Занесите результаты измерений и вычислений в таблицу и оформите отчет о
лабораторной работе.
Справка: Показатель преломления стекла колеблется от 1,47 до 2,04.
Таблица результатов измерений и вычислений
№
опыта
Истинная толщина
стеклянной пластины
Кажущаяся толщина
стеклянной пластины
Показатель
преломления стекла
Абсолютна
погрешность
показателя
преломления стекла
H
мм
h
мм
n
n
1
2
3
…
10
Среднее
Контрольные вопросы
1. Почему частицы размером менее 0,3 мкм в оптическом микроскопе не видны?
2. Если поверхность воды не совсем спокойна, то предметы, лежащие на дне,
кажутся колеблющимися. Объясните явление.
3. Человек, стоящий на берегу озера, видит на гладкой поверхности воды
изображение солнца. Как будет перемещаться это изображение при удалении
человека от озера?
4. Наблюдатель рассматривает источник света, находящийся под водой. При каких
условиях источник света покажется ему расположенным над водой?