Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 3.
учебно-методический материал по физике (11 класс) по теме

Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс.

РАБОТА 3. Измерение показателя преломления жидкостей

Цель: ознакомление с методами измерения показателя преломления без измерения углов; сравнение показателей преломления воды и подсолнечного масла. В эксперименте негласно предполагается, что стенка сосуда очень тонкая, т. е. оптическая длина пути в ней мала по сравнению с оптической длиной пути в жидкости: 2nст d << nxL.

Оборудование: лазерный брелок, сосуд прямоугольного или квадратного сечения, бумага, карандаш, линейка. 

Ход работы

1. Налейте в сосуд, описанный в работе 1, воду, поставьте на клетчатую бумагу и обведите контур сосуда.
2. Пометьте на задней стенке сосуда точку Б и, меняя положение брелока, добейтесь того, чтобы преломленный луч попал в эту точку. «Отлавливая» карандашом ход луча Β1Α до попадания в сосуд, нанесите карандашом метки (рис. 7). 

Проведя через них прямые, получите В1А - падающий луч, АБ - преломленный луч. Пометьте положение точки А на передней стенке.

3. Замените в сосуде жидкость и повторите процедуру, установив сосуд на прежнее место. Теперь лазерным лучом «цельтесь» в точку А и, меняя угол падения, добейтесь попадания преломленного луча в точку Б. Отметив при этом положении брелока ход луча до сосуда двумя-тремя точками, опять получите лучи: В2А - падающий и АБ - преломленный.
4. Снимите сосуд; проведите перпендикуляр АД, к проекции стенки сосуда, т.е. АД1 ┴ ΑΓ. Отмерьте на соответствующих лучах отрезки АВ2 = АВ1, и АВ3 = АВ1 Тогда:

 = 

поэтому п1 = В1Д1/В3Д3, а n2 = В2Д2 /В3Д3|.

Проведите аналогичные измерения, налив в сосуд подсолнечное масло. Сравните рассчитанные показатели преломления воды и масла. Сравните их с табличными. В чем, на ваш взгляд, основные причины расхождения?

Примечания для учителя

• Попадание луча в точку Б четко регистрируется с точностью до ширины пятна (±2 мм) на задней стенке.
• Ниже приведены данные для прямоугольного сосуда шириной 6,5 см:

АВ, = АВ2 = АВ3 = 60 мм;

В1Д1 = (48 ± 2) мм; В2Д2 = (41 ± 2) мм; В3Д3 = (33 ± 1) мм;

п1в =1,24 ± 0,10 (вода)·, п1м = 1,45 ± 0,10 (масло).

Ошибка велика из-за неточной фиксации границы раздела (в данном опыте стенки сосуда не были вертикальны) и методической сложности одновременного попадания лучом и в точку А, и в точку Б.

• Табличное значение п1м = 1,47 (А.С.Енохович. Справочник по физике. - М.: Просвещение, 1978).
• Измерения можно провести и по методике, описанной в работе 1.

Использованы материалы приложения к газете «Первое сентября» «Физика №2-2001г.».