Визначення показника заломлення скла з допомогою

Мікроскопа.

 

Прилади і матеріали: вимірювальний мікроскоп з мікрометричним гвинтом, мікрометр, скляна пластинка з штрихами на обох поверхнях.

 

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.

При проходженні світла через плоску межу двох прозорих речовин неоднакової оптичної густини, падаючий промінь розділяється на два промені – відбитий ОВ і заломлений OD.(мал.1.)

Напрям цих променів визначають закони відбивання і заломлення світла:

Промінь падаючий і відбитий лежать в одній площині з нормаллю до поверхні в точці падіння і кут відбивання чисельно дорівнює куту падіння.

Мал.1.

Промінь падаючий і заломлений лежать в одній площині з нормаллю до поверхні в точці падіння і відношення синуса кута падіння і до синуса кута заломлення дорівнює відношенню швидкості світла в першому середовищі v ₁ до швидкості світла в другому середовищі v ₂:

(1)

Явище заломлення світла говорить про те, що світло поширюється в різних середовищах з різною швидкістю.

Для двох даних середовищ відношення швидкості світла в середовищі 1 до швидкості світла в середовищі 2 – є величина стала і називається відносним показником заломлення другого середовища відносно першого. ; (2)

Якщо середовище 1 – вакуум, то показник заломлення n даного середовища 2 по відношенню до вакууму називається абсолютним показником заломлення даного середовища або просто показником (коефіцієнтом) заломлення. Абсолютний показник заломлення середовища

; (3)

де c – швидкість світла в вакуумі; - фазова швидкість в даному середовищі 2.

Показник заломлення залежить від довжини хвилі світла і від властивостей середовища. Абсолютні показники заломлення в області прозорості речовини більші одиниці. Це означає, що швидкість поширення світла в даному середовищі завжди менша, ніж у вакуумі.

Відносний показник заломлення двох середовищ n₂₁ пов‘язаний з абсолютним показником заломлення середовищ n₁ і n₂ відношенням:

(4)

Для визначення показників заломлення речовини існують різні методи. Одним з них є метод визначення показника заломлення за допомогою мікроскопу. основі методу лежить явище уявного зменшення товщини скляної пластинки внаслідок заломлення світлових променів, які проходять в склі при розгляданні пластинки нормально до її поверхні. Схема проходження променів показана на Мал.2.

Мал.2.

З точки А, яка знаходиться на нижній поверхні скляної пластинки виходять два промені світла 1 і 2. Промінь 2 падає на пластинку нормально до її поверхні і тому не зазнає заломлення. Промінь 1 падає під кутом і заломлюється виходячи з пластинки в точці О по напрямку до точки Д.

При виході із пластинки промінь ОД утворює кут заломлення r – більший, ніж кут падіння. Якщо дивитись на пластинку зверху, то спостерігач буде бачити точку перетину променів ОД і АС не в точці А, а в точці Е, тобто видима товщина пластинки СЕ = а менша дійсної її товщини СА= h.

Для променів, близьких до нормалі, кути падіння і заломлення малі. В цьому випадку синуси кутів можна замінити на тангенси і по закону заломлення світла написати (розглядаючи зворотний хід променів, тобто від Д до А):

 

(5)

З мал.2 видно, що ;

тоді одержимо:

Значить, показник заломлення скла можна знайти як відношення дійсної товщини пластинки до уявної її товщини.

 

ПОРЯДОК РОБОТИ.

1. Виміряти мікрометром дійсну товщину скляної пластинки h в тому місці, де нанесені штрихи.

2. Визначити уявну товщину скляної пластики а, для чого пластинку покласти на столик мікроскопа під об‘єктив так, щоб обидва штриха перетинали оптичну вісь приладу.

3. Рухаючи тубус, досягти чіткого зображення видимого в мікроскопі штриха, нанесеного на верхню поверхню пластинки. Записати відлік мікрометра.

4. Опускати тубус мікроскопу до тих пір, поки не отримається чітке зображення штриха на нижній стороні пластинки. Різниця відліків мікрометричного гвинта дає уявну товщину пластинки а.

1) Обчислити показник заломлення по формулі: .

1. Вимірювання дійсної і уявної товщини провести не менше п‘яти разів. Визначити середнє значення показника заломлення скла та обчислити похибку вимірювань. Результат записати у вигляді:

.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ.

1. Сформулюйте закони відбивання і заломлення світла.

2. Дайте визначення фазової швидкості світла.

3. Що називається відносним показником заломлення речовини?

4. Що називається абсолютним показником речовини?

5. Від чого залежить показник заломлення речовини?

6. Коли спостерігається явище повного відбивання світла?

7. Показати хід променів через систему: повітря–вода–скло–повітря.

8. Чи залежить показник заломлення скла від товщини пластинки?

9. Чому при розгляданні предмета через плоскопаралельну пластинку він здається розміщеним ближче, ніж в дійсності?

 

Лабораторна робота № 3