Порядок выполнения работы и обработка результатов измерений

1. Собрать электрическую цепь из тангенсгальванометра G, амперметра mA, источника тока e, переключателя направления тока К и реостата R (рисунок 6).

Рис. 6 – Электрическая схема установки

2) Установить плоскость катушки тангенсгальванометра в плоскости магнитного меридиана.

3) Включить катушку на 50 витков и, изменяя силу тока, добиться поворота стрелки компаса на угол j = 45°, при котором погрешность определения горизонтальной составляющей Н_Г минимальна. С помощью переключателя К изменить направление тока в катушке и снова добиться отклонения стрелки на угол j = 45°.

4) Результаты наблюдений и вычислений записать в таблицу 1.

Таблица.1

№	Количество витков, вит.	Ток в амперах		Hг, А/м	D Hг, А/м
		I, А	Iср, А
1	50
2
3
среднее

5) Определить H_Г – горизонтальную составляющую магнитного поля для каждого случая.

6) Исходя из формулы (7), вывести формулы для относительной и абсолютной погрешностей измерения Н_Г и рассчитать погрешности.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение элементов земного магнетизма.

2. Сформулируйте закон Био-Савара-Лапласа и примените его к расчету магнитного поля кругового тока.

3. Рассмотрите метод определения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли с помощью тангенсгальванометра.

4. Почему размеры магнитной стрелки должны быть малы по сравнению с диаметром витков катушки?

Техника безопасности

1. Перед включением схемы убедиться, что регулятор напряжения выпрямителя находится в крайнем левом положении.

2. Сопротивление R установить несколько сотен Ом.

3. Миллиамперметр установить на предел не менее 300 мА.

4. Схему можно включить только после проверки и с разрешения преподавателя или лаборанта.

5. Во время работы не касаться токоведущих частей установки.

6. После выполнения работы и проверки результатов схему разобрать.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА

ПРИ ПОМОЩИ МИКРОСКОПА

Цель работы: определение показателя преломления стекла с помощью измерительного микроскопа.

Приборы и принадлежности: микроскоп, микрометр или штангенциркуль, стеклянные пластинки.

Краткие сведения из теории

Способ определения показателя преломления плоскопараллельной стеклянной пластинки основан на законе преломления света. Абсолютный показатель преломления какой-либо среды равен отношению синуса угла i падения светового луча в вакууме (или в воздухе) к синусу угла j преломления того же луча в среде, т.е.

. (1)

Известно, что если смотреть на какой-либо предмет, находящийся на дне реки, то этот предмет кажется находящимся на более близком расстоянии от поверхности реки, чем это имеет место в действительности. Такое же явление “приближения” наблюдается у плоскопараллельной стеклянной пластинки, если смотреть через неё на предмет. Пользуясь законом преломления (1), легко определить связь между показателем преломления среды n и “приближением”, вызываемым преломлением света на плоской границе раздела двух сред.

В основе метода определения показателя преломления стеклянной пластинки n_. на микроскопе лежит явление кажущегося уменьшения толщины пластинки вследствие преломления световых лучей, проходящих в стекле при рассматривании пластинки перпендикулярно к ее поверхности. Построение изображения от светящейся точки О дано на рисунке 1.

Рисунок 1

Наблюдатель рассматривает точку О через пластинку толщиной d. Проведем из точки О два произвольных луча ОB и ОС. После преломления эти лучи пойдут по направлениям СД и ВЕ. Наблюдая сверху, мы увидим изображение точки О на пересечении продолжения лучей ДС ВЕ, т.е. в точке О¹. Таким образом, точка О покажется нам расположенной ближе на величину ОО¹ = l. Найдем связь между n_., d и толщиной кажущегося поднятия точки l. Из рисунка 1 находим:

; ;

перемножив эти равенства, получим

= ;

учитывая, что

, а ; ,

тогда:

,

при i ® 0 ,

т.е. при вертикальном наблюдении:

(2)

где - оптическая толщина стеклянной пластинки.

Порядок выполнения работы на микроскопе

1. Поместить испытуемую плоскопараллельную пластинку на предметный столик микроскопа и осветить светом электрической лампы.

2. При помощи микрометрического винта установить микроскоп на отчетливое видение верхней царапины. Если царапина не находится в поле зрения микроскопа, пластинку следует осторожно передвинуть. При этом необходимо помнить, что изображение в микроскопе обратное и передвижение пластинки вправо сместит изображение царапины влево, а перемещение пластинки вверх вызовет смещение ее изображения выше.

3. После установки микроскопа на видение верхней царапины, записать показание индикатора.

4. Вращением микрометрического винта установить отчетливое видение нижней царапины и записать новое положение индикатора. Для устранения ошибки, вызываемой мертвым ходом винта, следует делать наводку микроскопа на обе царапины, вращая винт в одном и том же направлении. Разность показаний будет равна расстоянию, на которое переместили тубус, т.е. равна кажущейся толщине пластинки. Измерение повторите 3-4 раза и определите среднее значение.

5. Истинную толщину пластинки измерить микрометром или штангенциркулем. Измерения толщины пластинки произвести несколько раз (не менее четырех) в различных точках в пределах положения царапины в том месте пластинки, которое было под объективом микроскопа. Вычислить среднее значение истинной толщины пластинки, абсолютную и относительную погрешности измерений.

6. Из полученных средних значений истинной и кажущейся толщины пластинки по формуле вычислить показатель преломления стекла.

7. Вычислить также абсолютную и относительную погрешности измерения. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.

8. Для получения среднего значения кажущейся толщины пластины и нахождения средних абсолютных и относительных погрешностей измерения произвести несколько раз (не менее 4).

Таблица 1

№ изм.
1 2 3 4

Контрольные вопросы

1. Физический смысл показателя преломления.

2. Законы преломления и отражения света.

3. Построение изображения в микроскопе.

4. Увеличение микроскопа.

5. Вывод рабочей формулы.