Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 4.
учебно-методический материал по физике (11 класс) на тему
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 4.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
praktikum_po_geometricheskoy_i_volnovoy_optike_11-4.docx | 152.61 КБ |
Предварительный просмотр:
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс.
РАБОТА 4. Изучение хода преломления лучей в призме и определение показателя преломления материала призмы
Цель: измерение углов падения и преломления при усложненной геометрии хода лучей, измерение показателя преломления материала среды, образующей призму. 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, бумага, карандаш, транспортир, призма. Роль призмы (рис. 8) может играть блок стекла, оргстекла или желатина, бутыль или флакон 3 (4-, 5-, 6-)-угольного сечения, часть пластиковой бутылки с водой (см. работу № 5, рис. 14).
Ход работы
- Положите призму на лист бумаги и обведите контур преломляющего угла (рис. 9, а).
Рис. 8
- Направьте луч лазерного брелока на одну из граней преломляющего угла так, чтобы угол падения был острым. «Ловя» луч кончиком карандаша, отметьте несколько точек до первой и после второй преломляющей грани призмы, показывающих ход луча лазера до и после преломления.
- Уберите призму и по построенным точкам восстанови те ход луча до призмы, после призмы и внутри нее. Восстановите перпендикуляры к соответствующим плоскостям в точке входа и точке выхода луча из призмы. Измерьте углы: α1 - угол падения на первую грань, γ1 - угол преломления на первой грани, α2 и γ2 - углы падения и преломления на второй грани. Занесите результаты измерений в табл. 3.
Рис. 9
- Рассчитайте показатель преломления материала призмы по отношению синусов углов падения и преломления на первой и второй гранях и занесите их в табл. 3.
- Выполните п. 1-4 для двух других углов падения (измените угол α1).
- Проанализируйте данные табл. 3 и ответьте:
а) Какая закономерность наблюдается для углов α1 и γ1;
α2 и γ2?
б) Какую общую закономерность можно отметить для падающего на призму и выходящего из нее лучей при разных α1?
в) Каково среднее значение показателя преломления материала призмы?
7*. Проведите дополнительное исследование и выясните, как при увеличении преломляющего угла призмы φ меняется угол отклонения ψ между падающим лучом и вышедшим из призмы (рис. 9, б).
8* . Подберите угол падения, при котором луч, пройдя через призму, полностью отражается от второй грани, а не преломляется на ней (рис. 9, в). Проведите измерение и оцените показатель преломления призмы по величине критического угла полного внутреннего отражения Θ.
Примечания для учителя
- При выполнении п. 6 учащиеся должны отметить:
а) на первой грани угол падения всегда больше угла преломления, на второй грани - угол падения всегда меньше угла преломления;
б) луч, пройдя через призму, всегда отклоняется от вершины преломляющего угла (к основанию, если призма треугольная);
в) различия в значениях показателей преломления объясняются ошибками при проведении эксперимента.
- При выполнении п. 7 и 8 сильных учащихся можно попросить вывести наблюдаемые закономерности теоретически из законов преломления и геометрических соображений.
- В табл. 3 приведены типовые данные, полученные на стандартной школьной призме из стекла (рис. 8, г). Можно выдать бланк таблицы вместе с описанием работы.
- Ошибки в получении величин n связаны со случайными отклонениями, возникающими при построении хода луча в призме, поэтому ошибку результата можно получить как случайную погрешность (см.: Физика-10/Под ред. Пинского А.А. - М.: Просвещение, 1995, с. 369). Со школьников, которые не знакомы с теорией расчета ошибок измерений, достаточно потребовать качественно указать основной источник ошибок при расчете n и рассчитать его среднеарифметическое значение.
Таблица 3
α1° | γ1° | sinα1 | sinγ1 | α2° | γ2° | sinα2 | sinγ2 | n | φ° | ψ° |
32 | 16 | 0,56 | 0,28 | — | — | — | — | 2,03 | — | — |
— | — | — | — | 73 | 43 | 0,96 | 0,68 | 1,40 | — | — |
63 | 37 | 0,89 | 0,60 | - | - | - | - | 1,48 | - | - |
- | - | - | - | 37 | 23 | 0,60 | 0,39 | 1,54 | - | - |
46 | 37 | 0,72 | 0,60 | - | - | - | - | 1,20 | - | - |
- | - | - | - | 52 | 23 | 0,79 | 0,39 | 1,48 | - | - |
nср = 1,57 ± 0,10 | ||||||||||
46 | - | - | - | - | - | - | - | - | 55 | 38 |
46 | - | - | - | - | - | - | - | - | 45 | 25 |
Использованы материалы приложения к газете «Первое сентября» «Физика №2-2001г.».
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 1.
РАБОТА 1. Изучение закона преломления света на границе раздела двух сред...
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 2
РАБОТА 2. Измерение коэффициента преломления твердого материала...
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 3.
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 3....
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 5.
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 5....
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 6.
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 6....
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 7.
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 7....
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 8
Практикум по геометрической и волновой оптике 11-й класс. Работа 8...