Описание метода

Пусть имеется плоскопараллельная, прозрачная пластинка, толщина которой d. На верхней и нижней поверхностях этой пластинки в точках О ₁ и О ₂ (рис.1.4) нанесены каким-либо способом (например, тушью) метки в виде точек илилиний. Если такую пластинку освещать рассеянным светом, то метка, нанесенная на нижней поверхности (как, впрочем, и другая метка), будет отражать свет по всем направлениям, т.е. на верхнюю поверхность пластинки лучи будут падать под разными углами, например по нормали и под углом a.

Первый луч пройдет через поверхность без преломления, второй - преломится под углом b. Если эти лучи направить в глаз наблюдателя, то точка О ₂ будет казаться ему расположенной на пересечении продолжения преломленного луча с первым лучом (точка О), т.е. ближе, чем она располагается в действительности.

Положение точки О (а следовательно, расстояние O ₁ O) при данной толщине пластинки зависит от ее показателя преломления и может быть использовано для его измерения.

, (1.1)

где х = О ₁ О. С другой стороны

,

где n – показатель преломления пластинки. Значит,

. (1.2)

Для малых углов b и a (только такие лучи в нашем случае попадают в объектив микроскопа)

.

Следовательно, сравнивая (1.1) и (1.2), имеем .

Таким образом, для определения n надо измерить d - истинную толщину пластинки, и х - кажущуюся толщину. В настоящей работе d измеряется микрометром, а х - с помощью микроскопа, тубус которогоснабжен винтом. В последнем случае микроскоп надо один раз сфокусировать на метку О ₁ и зафиксировать расстояние а, а затем на метку О ₂ и зафиксировать расстояние b. Расстояние, на которое пришлось при этом приподнять (или опустить) тубус по отношению к неподвижной части микроскопа (части корпуса с неподвижным основанием), и даст значение х = ½ а - b ½.

План работы

1. Измерить штангенциркулем толщину одной из пластинок в разных местах 7 раз. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.

2. Расположить на предметном столике микроскопа эту же пластинку с нанесёнными на неё метками. С помощью винта грубой настройки, находящегося сзади, поочерёдно получить резкое изображение каждой метки. Убедиться, таким образом, что обе метки попадают в поле зрения.

3. Измерить 10 раз расстояние х. Для этого винтами плавной настройки, находящимися по бокам, сначала добиться резкого изображения верхней метки. Затем выступом у штангенциркуля сверху замерить расстояние а. Таким же образом добившись резкого изображения нижней метки, так же измерить расстояние b. Определить х по формуле:

.

Результаты этих измерений записать в таблицу 1.1.

4. По вычисленным средним значениям < d > и < n > рассчитать показатель преломления вещества по формуле:

< n > = < d > / < x >.

5. Описанным выше способом определить показатель преломления для всех предложенных пластинок. Результаты занести в таблицу 1.1.

6. Вычислить погрешность измерений D n предложенных пластинок. Для этого:

а) определить погрешность отдельных измерений D d, их квадраты, сумму квадратов (см. таблицу 1.1) и квадрат средней квадратичной погрешности:

_;

где N - число измерений.

б) задавшись надёжностью (a=0.95) рассчитать полуширину доверительного интервала для d:

;

где k = t _a,¥ - коэффициент Стьюдента при .

d - погрешность прибора.

D- цена деления прибора.

В данной работе d = D.

в) по результатам расчётов в пунктах а) и б) определить при такой же надёжности полуширину доверительного интервала (для x).

г) по и вычислить абсолютную погрешность в определении показателя преломления:

;

д) результаты записать в виде n = при a = 0,95.

7. Сделать вывод.

8. Ответить на следующие контрольные вопросы:

§ Сформулировать законы отражения и преломления света.

§ Что такое относительный и абсолютный показатели преломления и их физический смысл?

§ Явление полного внутреннего отражения.

§ Как с помощью микроскопа измерить показатель преломления?

Таблица 1.1.

Date: 2015-05-08; view: 794; Нарушение авторских прав