3. Порядок выполнения работы

I. Измеряют микрометром истинную толщину стеклянной пластинки Н в том месте, где нанесены штрихи, результаты трёх измерений заносят в таблицу 1.

Таблица 1.

№ опыта	Н, мм	Отсчёт микрометрического винта		h, мм
		N	M
1
2
3
Среднее значение

2. Определяют кажущуюся толщину стеклянной пластинки h, для чего пластинку кладут на столик микроскопа под объектив так, чтобы оба штриха пересекли оптическую ось прибора. Один из штрихов нанесён на верхнюю поверхность пластинки, а другой — на нижнюю. Поэтому в окуляре микроскопа одновременно нельзя увидеть чёткое изображение обоих штрихов. Сначала, двигая тубус, добиваются чёткого изображения штриха, нанесённого на верхнюю поверхность пластинки. Записывают отсчёт микрометрического винта, микроскопа, считая его затем за нулевое деление, т.е. от этого деления производят дальнейшие отсчёты. После этого опускают тубус микроскопа до получения чёткого изображения штриха на нижней поверхности пластинки, и тогда новый отчёт микрометрического винта сразу даёт кажущуюся толщину пластинки h, а именно:

,

где N — число полных оборотов барабана винта; — шаг винта, 50 — число делений в одном полном обороте барабана винта (за один полный оборот барабана микрометрического винта, тубус микроскопа перемещается на z=0.1 мм.); m — число делений в неполном обороте барабана. Отсчет N и m производят три раза.

3. Вычисляют показатель преломления стекла по формуле (7) из средних значений Н и h.

Контрольные вопросы

1. Что называется углом падения и углом преломления луча?

2. Сформулируйте законы отражения и преломления света.

3. Что называется абсолютным показателем преломления среды?

4. Как связаны между собой абсолютные и относительные показатели преломления двух сред?

5. От чего зависит показатель преломления среды?

6. Начертите и объясните ход лучей в плоскопараллельной пластине.

7. Начертите ход отражённого луча и преломлённого луча для n₁>n₂ и n₁<n₂.

8. Назовите основные части микроскопа.

9. Нарисуйте и объясните ход лучей в микроскопе.

10. Сформулируйте принципы Ферма и Гюйгенса.

Лабораторная работа № 16 Определение предельного угла полного внутреннего отражения и показателя преломления стекла

1. Цель работы: Изучение явления полного внутреннего отражения, определение его предельного угла в стекле и показателя преломления стекла.

Оборудование: источник питания, прибор состоящий из подставки со стойкой и противовесом, осветитель диска и полуцилиндрической линзы.

2. Краткая теория

Падая на границу раздела двух сред, луч света частично переходит из первой среды во вторую и при этом преломляется, а частично отражается от границы раздела и остаётся в первой среде.

Лучи падающий, отражённый, преломлённый и нормаль к границе раздела, восстановленная из точки падения, лежат в одной плоскости. Углы отсчитываются от нормали.

Энергия отражённого луча при увеличении угла падения увеличивается, а преломлённого соответственно уменьшается.

Скорость распространения света в вакууме , в любой другой среде, она всегда меньше.

Чем меньше скорость распространения света в данной среде, тем она оптически более плотная и имеет больший показатель преломления.

При переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную угол падения больше угла преломления, а при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную.

Если увеличивать угол падения луча, идущего из более плотной в менее плотную среду, то при некотором его значении угол преломления достигнети луч, не переходя по вторую среду будет скользить по границе раздела.

При дальнейшем увеличении угла падения луч будет полностью отражаться. Такое явление называется полным внутренним отражением (рис. 16). Угол падения, при котором угол преломления равен , называется предельным углом полного внутреннего отражения.

Математически это явление легко описать с помощью законов преломления.

Если — показатель преломления второй среды, относительно первой,и— абсолютные показатели преломления этих сред (т.е. по отношению к вакууму), то

. (1)

Обозначим через предельный угол полного внутреннего отражения. Как уже сказано, если, тои, поэтому формула (1) переходит в формулу (2):

. (2)

Из формулы (1) видно, что если взять угол , то, посколькудолжен быть больше, при данном значениипридём к невыполнимому условию:. Это и значит, что преломлённого луча существовать не должно.