Измерения и обработка результатов

Упражнение 1. Изучение зависимости показателя преломления водного раствора сахара от его концентрации.

Измерьте с помощью рефрактометра показатели преломления водных растворов сахара различной (известной) концентрации. Результаты сведите в таблицу:

№ п/п	С, г/см^3	n

Постройте график зависимости показателя преломления раствора от концентрации сахара на координатной плоскости, показанной на рис. 7.

Рис. 7

После этого измерьте показатель преломления раствора неизвестной концентрации и по графику n ═ f (С) определите ее.

Заметим, что выполнение данного задания иллюстрирует возможности использования оптических свойств среды для контроля за ее составом.

Упражнение 2. Измерение показателя преломления стекла с помощью микроскопа.

В соответствии с формулой (5), для определения показателя преломления стекла достаточно измерить действительную и кажущуюся толщину стеклянной пластинки. Кажущаяся толщина пластинки в данной работе измеряется с помощью микроскопа, с тубусом которого жестко связан индикатор малых перемещений так, что его ножка упирается в предметный столик микроскопа. Индикатор перемещений имеет два циферблата: малый, по которому производится отсчет целых значений миллиметра, и большой, позволяющий фиксировать положение тубуса с точностью 0,01 мм. В качестве объекта наблюдения используется стеклянная пластинка, на верхней и нижней поверхностях которой нанесены тонкие штрихи, образующие крест. Поместите пластинку на предметный столик так, чтобы крест оказался в поле зрения микроскопа, и с помощью винтов грубой и тонкой наводки на резкость сфокусируйте микроскоп на четкое видение одного из штрихов (например, верхнего). Произведите отсчет по шкалам индикатора перемещений. Затем получите изображение штриха на противоположной грани пластинки, и вновь произведите отсчет по шкалам индикатора перемещений. Разность полученных отсчетов дает величину кажущейся толщины пластинки d. Действительную толщину пластинки измерьте штангенциркулем и по формуле (5) найдите n.

Оцените погрешность измерения показателя преломления, используя формулу

Здесь Δd₀ – абсолютная погрешность измерения действительной толщины пластинки штангенциркулем. При оценке погрешности (Δd) измерения кажущейся толщины пластинки следует учесть, что она определяется в данном опыте не точностью прибора (0,01 мм), а недостаточной определенностью в фокусировке микроскопа на наблюдаемый объект. Для определения Δd найдите величину перемещения тубуса , при котором изображение штриха на стеклянной пластинке остается ещё очень резким. Половину этого интервала можно принять за погрешность измерения кажущейся толщины пластинки.

Упражнение 3. Измерение показателя преломления оргстекла.

В данном упражнении предлагается простой и наглядный способ измерения показателя преломления прозрачного тела. Для опыта требуется достаточно толстая плоскопараллельная пластина из стекла или оргстекла и лист бумаги, разлинованный в клетку. На двух разных линиях нанесите карандашом или ручкой две опорные точки K и N (рис. 8). Между точками поместите призму из оргстекла и, глядя через

Рис. 8

нее на точку К, найдите такое положение призмы, при котором будет представляться, что точка N и изображение точки К лежат на одной прямой. Прочертите карандашом на бумаге контур призмы и уберите ее. Постройте ход луча ВА через пластинку (линия АО) и перпендикуляр к поверхности призмы в точке А. С помощью транспортира измерьте углы падения α и преломления r и по формуле (1) определите показатель преломления материала призмы.

Аналогичные измерения и вычисления проведите при двух других положениях опорных точек К и N. Найдите среднее значение показателя преломления; оцените погрешность его измерения Результаты занесите в табл. 2.

Таблица 2

№ п/п