2.1 Определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа

Согласно закону преломления света, луч проходя через оптически более плотное вещество, чем окружающая среда отклоняется, поэтому предмет, рассматриваемый через плоскопараллельную пластинку, кажется расположенным ближе. Пусть на нижней поверхности плоскопараллельной пластинки (рисунок 3) проведена царапина S.

Рисунок 2.3

Благодаря преломлению света, наблюдателю кажется, что точка S находится на продолжении луча АС в точке S`, то есть приподнятой над ее истинным положением на величину SS`. Измерив отрезок OS` и толщину пластинки OS, можно определить абсолютный показатель преломления стеклянной пластинки.

Действительно из треугольника S`OA имеем

OA = OS`^. tg i

А из треугольника SOA

OA = OS ^. tg r .

Поэтому

, (углы i и r малы).

С другой стороны, последнее соотношение определяет показатель преломления вещества, следовательно

(2.9)

Измерив толщину пластинки d микрометром, а кажущуюся толщину микроскопом, можно определить n.

2. Определение показателя преломления жидкостей с помощью рефрактометра

В рефрактометрах для измерения показателей преломления жидкостей используется явление полного внутреннего отражения света. Исследуемая жидкость помещается в зазор между гранями двух призм (рисунок 2.4). Верхняя призма вспомогательная, ее грань ВС матовая и служит для освещения жидкости рассеянным светом. Нижняя призма  измерительная, с преломляющим углом А и показателем преломления N.

Показатель преломления измерительной призмы должен быть больше показателя преломления исследуемой жидкости.. Поверхность вспомогательной призмы освещается через боковую грань К. Матовая поверхность этой призмы служит источником рассеянного света. Этот свет падает на исследуемую поверхность и содержит лучи с углами падения от 0^о до 90^о. Луч, угол падения которого на поверхность измерительной призмы i  90, называется скользящим. Скользящий луч пройдет в измерительной призме через точку О под углом r, значение которого можно определить по закону преломления из соотношения

, (2.10)

где n показатель преломления жидкости.

Так как N>n, то на границе жидкость  измерительная призма наблюдается явление, обратное полному внутреннему отражению.

Предельный угол выхода луча из измерительной призмы в воздух можно определить из соотношения

(2.11)

Преломляющий угол призмы

А= r + r` (2.12)

Рисунок 2.4

Из (2.10), (2.11) и (2.12) следует, что показатель преломления жидкости

(2.13)

Для расчета показателя преломления жидкости по формуле (2.13) надо измерить угол i выхода граничного луча из измерительной призмы рефрактометра. Шкала рефрактометра градуируется в значениях показателя преломления n жидкостей. Градуировку шкалы проводят при 20С для желтой линии натрия (=589 нм).

3 Экспериментальная часть

3.1 Установка для измерения показателя преломления стеклянной пластинки

На рисунке 3.1 показан общий вид микроскопа. Его оптическая схема состоит из наблюдательной и осветительной систем. В наблюдательную систему входят объектив 1, окуляр 2, вмонтированный в тубус микроскопа 3. Осветительная система состоит из зеркала 4, конденсора 5 с ирисовой апертурной диафрагмой 6.

На металлическом основании микроскопа 7 укреплена коробка с микромеханизмом . С одной стороны коробки укреплена конструкция 8 для перемещения конденсора , а с другой  тубусодержатель, имеющий форму дуги.

Грубая фокусировка производится рукояткой 8, микроскопическая вращением рукоятки 9, причем поворот против часовой стрелки поднимает тубус, а по часовой опускает тубус относительно предметного столика 10.

На оси правой рукоятки механизма микрометрической фокусировки имеется барабан со шкалой, разделенной на 50 частей. Каждое пятое деление обозначено цифрами от «0» до «9». Цена одного деления  0.002 мм. По шкале можно определить величину подъема или опускания тубуса. Цифра "1" означает, что тубус барабана передвинулся на 0.01 мм. "2" – на 0.02мм, и т.д. Один оборот барабана соответствует перемещению тубуса на 0.1мм. Общая величина перемещения тубуса 2.2 мм.

Рисунок 3.1