Описание метода
Если смотреть сверху на предмет, находящийся под стеклянной пластинкой, то вследствие преломления света в стекле, он кажется находящимся несколько выше, чем в действительности. Можно установить связь между показателем преломления стекла, толщиной пластинки и величиной кажущегося поднятия царапины, нанесенной на нижнюю грань пластинки, имеющую место при нормальном падении луча.
Луч, идущий от нижней царапины преломившись в точке B (рис.5), выходит в воздух под углом, т.е. идет по направлению BO.
рис.5
Наблюдателю кажется, что рассматриваемый луч исходит из точки S1. Величина кажущегося поднятия равна SS1. Для показателя преломления
.
В силу малости углов и в объектив микроскопа попадает узкий пучок света. Можно показать что:
;
;
тогда:
.
т.е. зная толщину пластинки d (измеряется микрометром) и “кажущуюся” толщину AS1=BC=b можно определить показатель преломления. Кажущаяся толщина пластинки измеряется с помощью микроскопа. На предметный столик кладется стеклянная пластинка с крестообразно нанесенными на её верхней и нижней сторонах двумя штрихами. Предварительно добиваются сильной и равномерной освещенности поля зрения (для этого используют зеркало микроскопа и электрическую лампочку, поставленную перед ним). После правильной установки наблюдаемого предмета (штриха), производят фокусировку изображения предмета. Общий прием фокусировки заключается в следующем: головку фокусирующего винта вращают до тех пор, пока изображение ставшее максимально резким, не станет заметно ухудшаться. Тогда вращением винта в обратную сторону достигают прежней резкости изображения. Во избежание ошибки в определении кажущегося поднятия, нужно фокусировать край штриха, т.е. какую-нибудь мелкую деталь края царапины на стекле.
Порядок выполнения работы
Измерить 3 раза толщину d пластинки в той части, где нанесены штрихи, и определить среднее значение (штрихи нанесены на двух гранях пластинки в двух взаимно перпендикулярных направлениях).
Установить пластинку на предметный столик микроскопа и надежно её зафиксировать с помощью зажимов (зажимы расположены на предметном столике).
Включить искусственное освещение микроскопа. Перемещая микроскоп винтом грубой настройки убедиться в том, что в поле зрения последовательно появляются изображения в начале нижнего (резкость изображения нижнего штриха ниже резкости верхнего), потом верхнего штриха, что будет иметь место, если видимая точка пересечения штрихов была установлена достаточно точно под центром объектива. Вывернуть микровинт, перемещающий тубус микроскопа (от себя) до отказа так, чтобы при последующих измерениях путем вращения его в обратную сторону он мог бы поднять тубус соответственно максимально возможному числу своих оборотов. Получив с помощью винта грубой настройки наиболее резкое изображение нижнего штриха, слегка опустить микроскоп вниз винтом грубой настройки.
Сфокусировать нижний штрих микровинтом, сделать отсчет, пользуясь круговой шкалой, которой снабжен микрометрический винт, перемещающий тубус микроскопа. Отметить деление, которое стоит против указателя (принять его за начало отсчета) (всего число делений круговой шкалы k=50, шаг микрометрического винта 0,1мм.). Отсюда цена одного деления микрометрического винта
.
Поворачивая головку микрометрического винта (вращать микрометрический винт на себя), добиться появления в поле зрения отчетливого изображения (максимально резкого) верхнего штриха, отсчитывая одновременно число делений К на круговой шкале прошедших относительно указателя от деления принятого за начало отсчета.
Определить “кажущуюся” толщину пластинки b
.
Определить показатель преломления пластинки для различных длин волн падающего на пластинку монохроматического света. Для этого последовательно перед электрической лампочкой помещают красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый светофильтры и для каждого из них проделывают указанные операции по определению “кажущейся” толщины пластинки b. Для всех светофильтров показатель преломления вычисляют по формуле
.
Ввести светоослабляющий фильтр (перемещается поступательно вдоль микроскопа) (подвижная рамка, расположенная слева между осветителем и оптической системой микроскопа) и повторить эксперимент, определив показатель преломления для всех длин волн.
Построить график n=f() для первого и второго экспериментов.
Данные занести в таблицу (таблица рисуется произвольно).
Сделать соответствующий вывод.