Лабораторная работа по физике "Определение показателя преломления стекла"(11 класс)

Лабораторная работа №3 (решеба, ответы) по физике 11 класс - Определение показателя преломления стекла

10. Вычислите средние значения длин отрезков и . Данные занесите в таблицу. (для 1)

11. Вследствие того, что sinα = AE/AB, sinγ = DC/BC и AB = DC, абсолютный показатель преломления стекла можно вычислить по формуле = /. (для 3)

12. Рассчитайте абсолютные погрешности измерения отрезков.

13. Рассчитайте относительную погрешность косвенного измерения абсолютного показателя преломления стекла. (для 1)

14. Рассчитайте абсолютную погрешность косвенного измерения абсолютного показателя преломления стекла. (для 1)

15. Запишите значения показателя преломления стекла и относительной погрешности его измерения. (для 1)

№	Измерено				Вычислено
	Повторные измерения				Сред.		Δn	ε
1	AE	0.02	0.02	0.02	0.02	2.86	0.53	18.5%
	DC	0.007	0.007	0.007	0.007
2	AE	0.02	0.02	0.02	0.02	2.33	-	-
	DC	0.009	0.009	0.009	0.009
3	AE	0.02	0.02	0.02	0.02	2.5	-	-
	DC	0.008	0.008	0.008	0.008

Ответы на контрольные вопросы

1. Запишите формулы для вычисления скорости света в веществе с показателем преломления n.

v = c/n, где c = 3 · 10⁸ м/с - скорость света в вакууме

2. От чего зависит показатель преломления вещества?

Показатель преломления вещества зависит от частоты волны.

3. В чём заключается явление полного отражения света на границе раздела двух сред?

Полное отражение света на границе раздела двух сред при переходе света из более плотной оптической среды в менее плотную оптическую среду - угол преломления становится больше угла падения. По мере увеличения угла падения при некотором его значении α = 0, угол преломления составит 90°.

Коэффициент преломления стекла постоянен для двух сред, не зависящий от угла падения. При увеличении угла падения смещение луча увеличивается.

Суперзадание

Попробуйте, используя данную стеклянную пластинку, наблюдать явление полного отражения. Зарисуйте оптическую схему для его наблюдения.

Для наблюдения полного отражения нужно постоянно увеличивать угол падения. Для этого мы плавно поворачиваем стеклянную пластинку так, чтобы угол между плоскостью грани, из которой он выходит, и выходящим лучом увеличивался. Постоянно выходящий луч будет параллелен грани, а после небольшого поворота луч исчезнет и появится уже со стороны, где и входящий.

Тема: Измерение показателя преломления стекла.

Цель работы: измерить показатель преломления стекла, сравнить его с табличным значением.

Оборудование:

стекляная платина в форме трапеции;
лампа накаливания;
ключ;
источник питания;
экран с щелью.

Теоретическая часть

В работе измеряется показатель преломления стеклянной пластины, имеющей форму трапеции. На одну из параллельных граней пластины наклонно к ней направляют узкий световой пучок. Проходя через пластину, этот пучок света испытывает двукратное преломление. Источником света служит электрическая лампочка, подключенная через ключ к какому-либо источнику тока. Световой пучок создается с помощью металлического экрана с щелью. При этом ширина пучка может меняться за счет изменения расстояния между экраном и лампочкой.

Показатель преломления стекла относительно воздуха определяется по формуле n = sin(α)/sin(β) ,где α - угол падения пучка света на грань пластины (из воздуха в стекло); β - угол преломления светового пучка в стекле.

Для определения отношения, стоящего в правой части формулы, поступают следующим образом. Перед тем как направить на пластину световой пучок, ее располагают на столе на листе миллиметровой бумаги (или листе бумаги в клетку) так, чтобы одна из ее параллельных граней совпала с предварительно отмеченной линией на бумаге. Эта линия укажет границу раздела сред воздух - стекло. Тонко очинённым карандашом проводят линию вдоль второй параллельной грани. Эта линия изображает границу раздела сред стекло - воздух. После этого, не смещая пластины, на ее первую параллельную грань направляют узкий световой пучок под каким-либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очинённым карандашом ставят точки 1, 2, 3 и 4 (рисунок). После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи (рисунок). Через точку В границы раздела сред воздух - стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β . Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники ABE и CBD.

Так как sin(α) = АЕ/АВ, sin(β) = CD/BC и АВ = ВС , то формула для определения показателя преломления стекла примет вид n пр = AE/DC

Длины отрезков АЕ и DC измеряют по миллиметровой бумаге или с помощью линейки. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка.

Максимальную относительную погрешность е измерения показателя преломления определяют по формуле е = ΔAE/AE + ΔDC/DC

Максимальная абсолютная погрешность определяется по формуле Δn = n пр e (Здесь n пр - приближенное значение показателя преломления, определяемое по формуле n пр = AE/DC ).

Окончательный результат измерения показателя пре-ломления записывается так: n = n пр ± Δn

Указания к работе

1. Подготовьте бланк отчета с таблицей для записи ре-зультатов измерений и вычислений.

2. Подключите лампочку через выключатель к источнику тока. С помощью экрана с щелью получите тонкий световой пучок.

3. Измерьте показатель преломления стекла относительно воздуха при каком-нибудь угле падения. Результат измерения запишите с учетом вычисленных погрешностей.

4. Повторите то же при другом угле падения.

5. Сравните результаты, полученные по формулам

n 1пр - Δn 1 < n 1 < n 1пр + Δn 1

n 2пр - Δn 2 < n 2 < n 2пр + Δn 2

6. Сделайте вывод о зависимости (или независимости) показателя преломления от угла падения. (Метод сравнения результатов измерений изложен во введении к лабораторным работам в учебнике физики для X класса.)

Контрольный вопрос

Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы α и β и вычислить отношение их синусов. Какой из методов определения показателя преломления предпочтительнее: этот или использованный в работе?

Разработка

ФИО Ибрагимова Элмира Лумановна

Место работы МБОУ « Тепловская школа»

Должность Учитель физики

Предмет физика

Класс 11

Базовый учебник физика 11 Мякишев Г.Я, БуховцевБ.Б.

Дата проведения 12.12.16

Урок физики. Лабораторная работа № 3

«Определение показателя преломления стекла»

Цель урока : научить учащихся экспериментально определять показатель преломления стекла

Оборудование: стеклянная пластинка с параллельными гранями, 4 иголки, линейка.

1 . Положим стеклянную пластинку на страницу тетради так, чтобы верхняя, более узкая грань проходила точно вдоль линии клеточек, после этого обведем пластинку карандашом. Затем убираем стеклянную пластинку и чертим падающий луч, проходящий через диагонали клеток, чтобы угол падения составлял 45 0

2. На начало и конец луча в тетради воткнем 2 иглы. Затем устанавливаем стеклянную пластину на прежнее место в тетради. Смотрим на падающий луч через нижнюю грань пластины. Берем еще две иглы и воткнем их в тетрадь так, чтобы иголки стояли точно на продолжении падающего луча. Убираем все иголки и пластинку. Проводим вышедший из стекла луч. Лучи должны быть параллельны. Соединяем конец падающего и начало преломленного лучей.