Експериментальна робота №5
Тема роботи: Дослідження заломлення світла
Мета роботи: Дослідити заломлення світла на межі «скло — повітря», визначити показник заломлення скла відносно повітря, перевірити, що для даної пари оптичних середовищ справедлива рівність sin α / sin γ = n.
Прилади і обладнання: Віртуальна лабораторія
Заломлення світла 1.1.22 (colorado.edu).
Загальні теоретичні положення
Кожний промінь світла, що проходе з одного середовища в інше, на межі цих середовищ заломлюється.
Заломлення світла – це зміна напрямку розповсюдження світла при переході з одного середовища в друге. Причина заломлення світла – зміна його швидкості поширення.
Кут між падаючим променем і перпендикуляром до поверхні, опущеним у точку падіння променя, називають кутом падіння (α). Кут між заломленим променем і продовженням перпендикуляра, опущеним у точку падіння променя, називають кутом заломлення (γ).
Закон заломлення світла.
При всіх змінах кутів падіння α і заломлення γ відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для даних двох середовищ є величина стала, яка називається відносним показником заломлення n другого середовища відносно першого: ,
де α – кут падіння променя; γ– кут заломлення променя;
n1 ,n2 – абсолютні показники заломлення 1 середовища і 2 середовища відносно вакууму (пустоти); n – (відносний) показник заломлення скла відносно повітря;
Абсолютним показником заломлення nабс є величина, яка визначається відношенням швидкості світла у вакуумі с до швидкості світла υ у даному середовищі. nабс= c/v
Тому для двох середовищ маємо: ,
де υ1 , υ2 – швидкості поширення світла у першому середовищі і у другому відповідно; с – швидкість світла у вакуумі; с=299729500 м/с ≈ 3∙108 м/с.
З формули видно, що відносним показником заломлення n другого середовища відносно першого є відношення швидкості поширення світла у другому середовищі до швидкості у першому.
Порядок виконання роботи
Перейти за посиланням у віртуальну лабораторію Заломлення світла 1.1.22 (colorado.edu) «початок»
Вибрати першим середовищем повітря, а другим скло.
Змоделювавши п’ять різних випадків падіння променя світла на межу поділу середовищ (повітря – скло), виміряти транспортиром кути падіння α та кути заломлення γ. Результати занести до таблиці.
Таблиця даних, вимірювань та обчислень
Обчислити відносний показник заломлення скла n за формулою:
Повторити дослід для інших кутів падіння і порівняти результати. Визначити середнє значення показника заломлення:
Визначити абсолютну похибку для кожного випадку: ∆nі=| nі - nсер|,
де і – номер досліду.
Обчислити: ∆nсер за формулою:
Обчислити відносну похибку вимірювань: ε=∆nсер/nсер
Результат записати у вигляді: n = nсер ± ∆nсер
Аналіз експерименту та його результатів
Проаналізуйте експеримент і його результати, вважаючи що для скла nтабличне=1,5. Сформулюйте висновок, у якому зазначте:
1) яку фізичну величину ви визначали;
2) який результат отримали, чи потрапляє у знайдений інтервал n = nсер ± ∆nсер,
табличне значення показника заломлення скла nтабличне;
3) чи залежить значення отриманої величини від кута падіння світла;
4) у чому причини можливої похибки експерименту.
Контрольні запитання
Де більше швидкість поширення світла: у повітрі чи у дослідному склі? У скільки разів?
Коли відносний показник заломлення світла другого середовища відносно першого буде більше 1, менше 1?
Перистоустих комарів у воді не видно через їх прозорість, але очі в цих істот добре помітні у вигляді чорних крапок. Чому цих істот не видно у воді? Чому очі у них непрозорі? Чи залишаться вони невидимими в повітрі?
Чи можливо склеїти два шматки скла так, щоб місце склеювання не було видно? Якщо можна то як?
Чи можна створити плащ-невидимку, як у Гаррі Поттера?
Немає коментарів:
Дописати коментар