-->
|
|
|
|
|
Ëàáîðàòîðíûå ðàáîòû 4. Èçìåðåíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëàÎáîðóäîâàíèå, íåîáõîäèìûå èçìåðåíèÿ.  ðàáîòå èçìåðÿåòñÿ ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëÿííîé ïëàñòèíû, èìåþùåé ôîðìó òðàïåöèè. Íà îäíó èç ïàðàëëåëüíûõ ãðàíåé ïëàñòèíû íàêëîííî ê íåé íàïðàâëÿþò óçêèé ñâåòîâîé ïó÷îê. Ïðîõîäÿ ÷åðåç ïëàñòèíó, ýòîò ïó÷îê ñâåòà èñïûòûâàåò äâóêðàòíîå ïðåëîìëåíèå. Èñòî÷íèêîì ñâåòà ñëóæèò ýëåêòðè÷åñêàÿ ëàìïî÷êà, ïîäêëþ÷åííàÿ ÷åðåç êëþ÷ ê êàêîìó-ëèáî èñòî÷íèêó òîêà. Ñâåòîâîé ïó÷îê ñîçäàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ìåòàëëè÷åñêîãî ýêðàíà ñ ùåëüþ. Ïðè ýòîì øèðèíà ïó÷êà ìîæåò ìåíÿòüñÿ çà ñ÷åò èçìåíåíèÿ ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ýêðàíîì è ëàìïî÷êîé. Ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëà îòíîñèòåëüíî âîçäóõà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
ãäå α — óãîë ïàäåíèÿ ïó÷êà ñâåòà íà ãðàíü ïëàñòèíû (èç âîçäóõà â ñòåêëî); β — óãîë ïðåëîìëåíèÿ ñâåòîâîãî ïó÷êà â ñòåêëå. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ îòíîøåíèÿ, ñòîÿùåãî â ïðàâîé ÷àñòè ôîðìóëû, ïîñòóïàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïåðåä òåì êàê íàïðàâèòü íà ïëàñòèíó ñâåòîâîé ïó÷îê, åå ðàñïîëàãàþò íà ñòîëå íà ëèñòå ìèëëèìåòðîâîé áóìàãè (èëè ëèñòå áóìàãè â êëåòêó) òàê, ÷òîáû îäíà èç åå ïàðàëëåëüíûõ ãðàíåé ñîâïàëà ñ ïðåäâàðèòåëüíî îòìå÷åííîé ëèíèåé íà áóìàãå. Ýòà ëèíèÿ óêàæåò ãðàíèöó ðàçäåëà ñðåä âîçäóõ — ñòåêëî. Òîíêî î÷èíåííûì êàðàíäàøîì ïðîâîäÿò ëèíèþ âäîëü âòîðîé ïàðàëëåëüíîé ãðàíè. Ýòà ëèíèÿ èçîáðàæàåò ãðàíèöó ðàçäåëà ñðåä ñòåêëî — âîçäóõ. Ïîñëå ýòîãî, íå ñìåùàÿ ïëàñòèíû, íà åå ïåðâóþ ïàðàëëåëüíóþ ãðàíü íàïðàâëÿþò óçêèé ñâåòîâîé ïó÷îê ïîä êàêèì-ëèáî óãëîì ê ãðàíè. Âäîëü ïàäàþùåãî íà ïëàñòèíó è âûøåäøåãî èç íåå ñâåòîâûõ ïó÷êîâ òîíêî î÷èíåííûì êàðàíäàøîì ñòàâÿò òî÷êè 1, 2, 3 è 4 (ðèñ. 18.1). Ïîñëå ýòîãî ëàìïî÷êó âûêëþ÷àþò, ïëàñòèíó ñíèìàþò è ñ ïîìîùüþ ëèíåéêè ïðî÷åð÷èâàþò âõîäÿùèé, âûõîäÿùèé è ïðåëîìëåííûé ëó÷è (ðèñ. 18.2).
×åðåç òî÷êó  ãðàíèöû ðàçäåëà ñðåä âîçäóõ — ñòåêëî ïðîâîäÿò ïåðïåíäèêóëÿð ê ãðàíèöå, îòìå÷àþò óãëû ïàäåíèÿ α è ïðåëîìëåíèÿ β. Äàëåå ñ ïîìîùüþ öèðêóëÿ ïðîâîäÿò îêðóæíîñòü ñ öåíòðîì â òî÷êå  è ñòðîÿò ïðÿìîóãîëüíûå òðåóãîëüíèêè ÀÂÅ è CBD. Òàê êàê
Äëèíû îòðåçêîâ ÀÅ è DC èçìåðÿþò ïî ìèëëèìåòðîâîé áóìàãå èëè ñ ïîìîùüþ ëèíåéêè. Ïðè ýòîì â îáîèõ ñëó÷àÿõ èíñòðóìåíòàëüíóþ ïîãðåøíîñòü ìîæíî ñ÷èòàòü ðàâíîé 1 ìì. Ïîãðåøíîñòü îòñ÷åòà íàäî âçÿòü òàêæå ðàâíîé 1 ìì äëÿ ó÷åòà íåòî÷íîñòè â ðàñïîëîæåíèè ëèíåéêè îòíîñèòåëüíî êðàÿ ñâåòîâîãî ïó÷êà. Ìàêñèìàëüíóþ îòíîñèòåëüíóþ ïîãðåøíîñòü ε èçìåðåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ îïðåäåëÿþò ïî ôîðìóëå
Ìàêñèìàëüíàÿ àáñîëþòíàÿ ïîãðåøíîñòü îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå Δn = nïðε. (Çäåñü nïð — ïðèáëèæåííîå çíà÷åíèå ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ, îïðåäåëÿåìîå ïî ôîðìóëå (18.1).) Îêîí÷àòåëüíûé ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ çàïèñûâàåòñÿ òàê: n = nïð ± Δn. Ïîäãîòîâêà ê ïðîâåäåíèþ ðàáîòû 1. Ïîäãîòîâüòå áëàíê îò÷åòà ñ òàáëèöåé äëÿ çàïèñè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé è âû÷èñëåíèé.
2. Ïîäêëþ÷èòå ëàìïî÷êó ÷åðåç âûêëþ÷àòåëü ê èñòî÷íèêó òîêà. Ñ ïîìîùüþ ýêðàíà ñ ùåëüþ ïîëó÷èòå òîíêèé ñâåòîâîé ïó÷îê. Ïðîâåäåíèå ýêñïåðèìåíòà, îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé 1. Èçìåðüòå ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëà îòíîñèòåëüíî âîçäóõà ïðè êàêîì-íèáóäü óãëå ïàäåíèÿ. Ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ çàïèøèòå ñ ó÷åòîì âû÷èñëåííûõ ïîãðåøíîñòåé. 2. Ïîâòîðèòå òî æå ïðè äðóãîì óãëå ïàäåíèÿ. 3. Ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû, ïîëó÷åííûå ïî ôîðìóëàì n1ïð - Δn1 < n1 < n1ïð + Δn1,
4. Ñäåëàéòå âûâîä î çàâèñèìîñòè (èëè íåçàâèñèìîñòè) ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ îò óãëà ïàäåíèÿ. (Ìåòîä ñðàâíåíèÿ ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé èçëîæåí âî ââåäåíèè ê ëàáîðàòîðíûì ðàáîòàì â ó÷åáíèêå ôèçèêè äëÿ X êëàññà.) Êîíòðîëüíûé âîïðîñ ×òîáû îïðåäåëèòü ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ ñòåêëà, äîñòàòî÷íî èçìåðèòü òðàíñïîðòèðîì óãëû α è β è âû÷èñëèòü îòíîøåíèå èõ ñèíóñîâ. Êàêîé èç ìåòîäîâ îïðåäåëåíèÿ ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ïðåäïî÷òèòåëüíåå: ýòîò èëè èñïîëüçîâàííûé â ðàáîòå?
|
|
|