Контрольные вопросы

1. В чем заключается явление интерференции света?

2. Какие волны называют когерентными?

3. Какой свет называют монохроматическим?

4. Приведите примеры интерференции света в природе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

СТЕКЛА МИКРОСКОПОМ

Цель работы: освоить один из методов определения показателя преломления стекла.

Приборы и принадлежности: 1. Измерительный микроскоп с микрометрическим винтом; 2. Микрометр; 3. Измеряемые пластинки со штрихами на обеих поверхностях;4. Осветитель.

Описание установки и краткая теория

При прохождении света через плоскую границу раздела двух прозрачных веществ неодинаковой оптической плотности падающий луч света АО разделяется на два луча – отраженный луч ОВ и преломленный ОC (рис. 1). Направления этих лучей определяются следующими законами отражения и преломления света:

1.Падающий луч i₁, отраженный луч i₂ перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения.

2.Падающий луч i₁, преломленный луч i₂ и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Синус угла падения i₁ относится к синусу угла преломления i₂ как скорость света в первой среде v₁ относится к скорости света во второй среде v₂:

Последний закон говорит о том, что свет распространяется в различных средах с различной скоростью.

Для двух данных сред и для луча данной длины волны отношение скорости света в среде 1 к скорости света в среде 2 или отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, называемаяотносительным показателем (коэффициентом) преломления второй среды относительно первой.

Если одна из сред, например, 1, –вакуум или воздух, то показатель преломления данной среды 2 по отношению к вакууму называется абсолютным показателем (коэффициентом) преломления.

Абсолютный показатель преломления среды 2 (рис. 1)

где c – скорость света в вакууме (c = 310⁸ м/с);

v₂ – скорость света в данной среде 2, т.е. показатель преломления среды есть отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:

Показатель преломления зависит от длины волны света и от свойств среды. Абсолютные показатели преломления больше единицы. Это означает, что скорость распространения света в донной среде всегда меньше, чем в вакууме.

Относительный показатель преломления двух сред n₂₁ связан с абсолютными показателями преломления сред n₁ и n₂ следующими соотношениями

В основе нашего метода лежит явление кажущегося уменьшения толщины стеклянной пластинки вследствие преломления световых лучей, проходящих в стекле при рассматривании пластинки нормально к ее поверхности. Схема прохождения лучей через стеклянную пластинку дана на рис. 2.

ВточкуА, находящуюся на нижней поверхности стекла, падают два луча света 1 и 2. Луч 2 падает на пластинку нормально и поэтому проходит сквозь пластинку и выходит в точке С, не испытывая преломления. Луч 1 преломляется и выходит из пластинки в точке О по направлению к точке D. При выходе из пластинки луч OD образует угол преломления r больший, чем угол падения i. Если смотреть из точки D по направлению DO, то наблюдатель будет видеть точку пересечения лучей OD и AC не в точке А, а в точке Е, т.е. толщина пластинки будет казаться равной СЕ.

Из рисунка 2 видно, что кажущаяся толщина пластинки СЕ = h меньше истинной, т.е. толщина СА = H.

Для лучей, близких к нормали, углы падения и преломления малы. В этом случае синусы можно заменить тангенсами, тогда

При рассмотрении рисунка и после соответствующих преобразований имеем:

, или

Следовательно, показатель преломления стекла можно найти из отношения истинной толщины стеклянной пластинки к кажущейся. Истинная толщина пластинки измеряется микрометром, кажущаяся – микроскопом.