ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Определение показателя преломления стекла

Лабораторная работа № 9

Определение длины световой волны

С помощью дифракционной решетки

Цель работы: измерение длины световой волны для красной и фиолетовой границ спектра при помощи дифракционной решетки с известным периодом.

Оборудование: дифракционная решетка; прибор для определения длины световой волны (рисунок 1), который состоит из: 1) держателя, куда устанавливается дифракционная решетка, 2) линейки, прикрепленной к держателю, 3) черного экрана с узкой вертикальной щелью, расположенного на линейке; лампа накаливания; штатив. Рис. 1

Вывод расчетных формул

Если смотреть на лампу накаливания сквозь решетку и щель в черном экране, то на экране можно наблюдать по обе стороны от щели дифракционные спектры 1, 2, 3-го и т.д. порядков.

Положение дифракционного максимума 1-го порядка для дифракционной решетки с периодом d определяется условием:

где – длина световой волны, k – порядок спектра, – угол, при котором наблюдается максимум.

Для дифракционного максимума 1-го порядка, из-за малости угла , . Вследствие этого длина волны данного максимума ( ) определяется по формуле

где – расстояние от дифракционной решетки до экрана, – расстояние от центра щели на экране до соответствующего дифракционного максимума (см. рис. 2).

Рис.2

В работе источником света служит узкая щель в экране прибора для измерения длины световой волны.

Порядок выполнения работы

1. Включите лампу и расположите ее за экраном со щелью.

2. Установите экран на расстоянии – 50 см от дифракционной решетки. Измерьте не менее 5 раз, рассчитайте среднее значение . Данные занесите в таблицу.

3. Посмотрите на щель в экране через дифракционную решетку, добейтесь изменением взаимного положения экрана и лампы наилучших условий видимости спектра. Спектры должны располагаться параллельно шкале на экране.

4. Измерьте расстояния от центра щели на экране до красного , и фиолетового краев спектра. Эти расстояния измерьте не менее 5.раз справа и слева от щели на экране. Результаты занесите в таблицу.

5. Рассчитайте средние значения:

Данные занесите в таблицу.

6. Рассчитайте период решетки, запишите его значение в таблицу.

7. По измеренному расстоянию от центра щели в экране до положения красного края спектра и расстоянию от дифракционной решетки до экрана вычислите , под которым наблюдается соответствующая полоса спектра:

8. Вычислите длину волны соответствующую красной границе воспринимаемого глазом спектра.

9. Определите длину волны для фиолетового края спектра.

10. Рассчитайте абсолютные погрешности измерений расстояний L и l:

11. Рассчитайте относительную и абсолютную погрешности измерений длин волн:

Полученные значения запишите в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п

Измерено

Вычислено

L, м

, м

d, м

, м

, %

, м

Среднее

Ответьте на вопросы:

1. Объясните принцип действия дифракционной решетки.

2. В каком порядке следуют основные цвета в дифракционном спектре?

3. Как изменится характер дифракционного спектра, если использовать дифракционную решетку с периодом, в 2 раза большим, чем в вашем опыте? в 2 раза меньшим?

Определение показателя преломления стекла

Цель работы:Наблюдение преломления света на границе раздела сред воздух – стекло, измерение показателя преломления стекла.

Оборудование

Работа 9.2.1: стеклянный полуцилиндр, диск с лимбом для измерения углов, осветитель для теневой проекции.

Работа 9.2.2: микроскоп с индикатором часового типа, позволяющий производить измерения с точностью до 0,01 мм; стеклянная пластинка с меткой на одной поверхности в виде тонкого штриха; стеклянная пластинка с метками на одной и второй поверхностях; пластинки из стекла разной толщины.

Вывод расчетных формул

Отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде называется абсолютным показателем преломления этой среды:

Относительным показателем преломления второй среды относительно первой называется отношение скоростей света и соответственно в первой и второй средах:

где и – абсолютные показатели преломления первой и второй среды. Если , то вторая среда называется оптически более плотной, чем первая.

Отношение синусов углов падения и преломления есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления двух сред:

Рассматривая предмет через стекло кажется как бы приподнятым, что отражено на рисунке, где показан ход лучей от точки А через стеклянную пластинку. Будем предполагать, что глаз находится на той нормали к плоскостям пластинки, которая проходит через точку А, а луч АВ составляет с нормалью угол . Луч АВ на границе двух сред претерпевает преломление. Считая показатель преломления воздуха равным единице , получаем:

Наблюдателю кажется, что рассматриваемый луч исходит не из точки А, а из точки А', приподнятой на высоту а, равную АА'. Из треугольников АВС и А'ВС найдем, что

Принимая во внимание, что углы и малы, можно отношение тангенсов заменить отношением синусов этих же углов, т.е. получим выражение:

Таким образом, если измерить толщину пластинки d и высоту, на которую поднимается изображение точки А, то в соответствии с формулой (1) можно найти показатель преломления стекла относительно воздуха.

Порядок выполнения работы

Работа 9.2.1. Установите источник света на столе, в окно прибора вставьте экран с прорезью. Прорезь должна быть расположена вертикально.

2. Стеклянный полуцилиндр расположите на диске так, чтобы центр полуцилиндра совпадал с центром диска.

3. Соберите электрическую цепь, присоединив лампочку к источнику постоянного тока через выключатель.

4. Направьте пучок света, выходящий из прорези в центр плоской грани полуцилиндра и получите яркую, тонкую полоску света на диске (световой луч), ( см.рисунок ).

5. Измерьте углы преломления при различных значениях угла падения светового луча на плоскую грань полуцилиндра. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

6. По результатам непосредственных измерений угла падения α и угла преломления β вычислите значения абсолютного показателя преломления стекла. Результаты вычислений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п	Измерено	Вычислено
	α	β	sin α	sin β	n	<n>

7. Рассчитайте относительную погрешность косвенного измерения показателя преломления стекла:

с учетом того, что ∆α=∆β=π/360 радиан.

8. Рассчитайте абсолютную погрешность косвенного измерения показателя преломления стекла:

Результат вычисления запишите в таблицу.

9. Запишите значения показателя преломления стекла и относительной погрешности его измерения:

10. Используя оборудование к данному опыту, определите угол полного внутреннего отражения на границе раздела «стекло-воздух». Зарисуйте оптическую схему для его наблюдения.

Ответьте на вопросы:

1. Запишите формулу для вычисления скорости света в веществе с показателем преломления n.

2. От чего зависит показатель преломления вещества?

3. В чем заключается явление полного отражения света на границе раздела двух сред?

Работа 9.2.2.

1. Вставьте во втулку, которая имеется на тубусе микроскопа, индикатор часового типа.

2. Положите на предметный столик микроскопа стеклянную пластинку и с помощью индикатора часового типа измерьте ее толщину d. Измерение проведите не менее трех раз. Результаты измерений занесите в таблицу 3.

3. Получите четкое изображение метки, которая находится на стороне пластинки, обращенной к объективу. Отметьте показания индикатора .

4. Под объектив поместите вторую, чистую, стеклянную пластинку (положите ее на исследуемую) и снова получите четкое изображение метки.

5. Отметьте показания индикатора . Высота поднятия тубуса микроскопа будет равна .

6. Повторите опыт не менее трех раз для стекол разной толщины.

7. Результаты занесите в таблицу 3 и вычислите показатель преломления.

Таблица 3

№ п/п	d, мм	а, мм	n

8. Предложите другой вариант определения показателя преломления, используя только одну стеклянную пластинку с метками на одной и второй поверхностях.