- •Федеральное агентство по образованию
- •Содержание
- •Лабораторная работа № 1 Определение показателя преломления твердых тел с помощью микроскопа
- •Сведения из теории
- •Описание метода
- •План работы
- •Лабораторная работа № 2 Фокусные расстояния и увеличения линз
- •Краткие теоретические сведения геометрическая оптика
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 3 Бипризма Френеля
- •Краткие теоретические сведения
- •Бипризма
- •Порядок выполнения работы
- •Измерение ширины интерференционной полосы
- •Лабораторная работа № 5 Измерение толщины волоса
- •Краткие теоретические сведения дифракция
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 Измерение малых деформаций
- •Краткие теоретические сведения интерферометрия
- •Интерферометр маха-цендера
- •Явление интерференции
- •Когерентность лазерного излучения
- •Описание метода
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 7 Поляризатор и анализатор
- •Краткие теоретические сведения
- •Лабораторная работа № 8 Показатель преломления воздуха
- •Краткие теоретические сведения
- •Описание метода
- •Лабораторная работа № 9 Основы фотометрии
- •Сведения из теории
- •Экспериментальная часть
- •Порядок проведения измерений
Описание метода
Пусть имеется плоскопараллельная, прозрачная пластинка, толщина которой d. На верхней и нижней поверхностях этой пластинки в точках О1 и О2 (рис.1.4) нанесены каким-либо способом (например, тушью) метки в виде точек или линий. 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 .
Первый луч пройдет через поверхность без преломления, второй преломится под углом . Если эти лучи направить в глаз наблюдателя, то точка О2 будет казаться ему расположенной на пересечении продолжения преломленного луча с первым лучом (точка О), т.е. ближе, чем она располагается в действительности.
Положение точкиО (а следовательно, расстояние O1O) при данной толщине пластинки зависит от ее показателя преломления и может быть использовано для его измерения.
, (1.1)
где х = О1О. С другой стороны
,
где n – показатель преломления пластинки. Значит,
. (1.2)
Для малых углов и (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 которого снабжен винтом. В последнем случае микроскоп надо один раз сфокусировать на метку О1 и зафиксировать расстояние а, а затем на метку О2 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 = а b.
План работы
Измерить штангенциркулем толщину одной из пластинок в разных местах 7 раз. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.
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.
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.
По вычисленным средним значениям <d> и <n> рассчитать показатель преломления вещества по формуле:
<n> = <d>/<x>.
Описанным выше способом определить показатель преломления для всех предложенных пластинок. Результаты занести в таблицу 1.1.
Вычислить погрешность измерений n предложенных пластинок. Для этого:
а) определить погрешность отдельных измерений d, их квадраты, сумму квадратов (см. таблицу 1.1) и квадрат средней квадратичной погрешности:
;
где N число измерений.
б) задавшись надёжностью (=0.95) рассчитать полуширину доверительного интервала для d:
;
где k = t, коэффициент Стьюдента при .
погрешность прибора.
цена деления прибора.
В данной работе = .
в) по результатам расчётов в пунктах а) и б) определить при такой же надёжности полуширину доверительного интервала (дляx).
г) по ивычислить абсолютную погрешность в определении показателя преломления:
;
д) результаты записать в виде n= при = 0,95.
Сделать вывод.
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.
Вещ-во |
№ изм. |
di, мм |
di <d>, мм |
(di-<d>)2, мм2 |
ai, мм |
bi, мм |
хi, мм |
хi <x>, мм |
(хi <x>)2, мм2 |
<n> |
оргстекло |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
9 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
Сумма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее знач. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стекло |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
5 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
8 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
9 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
10 |
|
|
|
|
|
|
|
| ||
Сумма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднее знач. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|