Определение показателя преломления стекла

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение одного из наиболее простых методов определения показателя преломления прозрач­ного вещества; ознакомление с работой микроскопа.

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: микроскоп, штангенциркуль, набор прозрачных плоскопараллельных пластинок.

1. Вывод основного соотношения

В основу метода измерения показателя преломления в данной работе положена зависимость параметров оптического изображения дан­ного предмета от показателя преломления окружающей среды. Связь размеров предмета и изображения находится с помощью закона Снеллиуса, вывод которого из граничных условий приведён в предыдущей работе (соотношение 13) .

Рассмотрим следующую зада­чу. На внутренней стороне стеклянной пластинки в точке С находит­ся предмет. Толщина пластин­ки h, показатель преломления n. Пусть предмет С наблюда­ется глазом (см. рис.1).

Рис.1

Нас интересует вопрос: на каком расстоянии h' от верхней поверхности пластинки получается изображение точки С? Для решения этого вопроса предположим, что из точки С выходят два луча, угол между которыми достаточно мал (<<I). Пусть луч СА падает под углом на верхнюю поверхность пластинки. После прелом­ления на этой поверхности лучи СА и СВ выйдут под угламиии, попадая в глаз наблюдателя, создают изображение предмета С в точке D. Таким образом, из-за преломления света произошлоискажение дейст­вительного положения точки С. Для количественного рассмотрения степени искажения воспользуемся законом преломления Снеллиуса.

Имеем, _,

откуда _.

Поэтому

Для нахождения h` заметим, что

АВ = h = h(1)

С другой стороны

АВ= h`= h`(2)

Поэтому сравнивая (1) и (2), получим:

h` = h =h= h(3)

Выражая черезиз закона Снеллиуса, получаем окончательно

h` = h . (4)

Для частного случая (случай наблюдения под прямым углом к поверхности) имеем: h` = h/n, откуда можно найти: n = h / h` (5)

2. Описание установки

Вработе для определения показателя преломления стекла используется микроскоп. Оптическая схема прибора показа­на на рис.2.Осветительная часть состоит из зеркала (1), а наблюдательная вклю­чает в себя предметный сто­лик (2), куда помещается ис­следуемый объект, объектив (3), призму (4) и окуляр (5).

Рис.2. Оптическая схема микроскопа

2. Порядок выполнения работы. .

Для измерений используются две плоскопараллельные пластинки (стекло и оргстекло) с разными толщинами.

3.1. С помощью штангенциркуля из­мерить их толщины в пяти местах.

3.2. Определить средние значения истинных толщин пластинок и среднеквадратичные отклонениеэтих величин.

3.3. Поместить пластинку на предметный столик. Поднять тубус микроскопа с помощью микрометрического диска, вращая его против часо­вой стрелки до упора. С помощью ручек грубой фокусировки получить четкое изображение верхнего следа.

3.4. Вращая диск микрометрической фокусировки против часовой стрелки, получить четкое изображение нижнего следа.

3.5. Определить видимую толщину пластинки , повернув микрометрический диск назад до упора и подсчитав число делений. Цена деления в данном положении диска равна 0.025 мм (один оборот диска составляет 0.5 мм).

3.6. Повторить пп.3.3. – 3.5. пять раз для обеих пластинок.

3.7. Определить средние значения видимых толщин пластинок и среднеквадратичные отклоненияэтих величин_.

3.8. По формуле найти коэффициент преломления стекла.

3.9. Вычислить доверительный интервал значений _.

3.10. Занести результаты в таблицу 1.

Таблица 1. Истинные и видимые толщины пластинок

материал пластинки	истин-ная толщи-на плас-тинки мм	сред-нее значе-ние мм	средне-квадра-тичное откло-нение мм	видимая толщина плас-тинки мм	среднее значение мм	средне-квадра-тичное откло-нение мм	коэффи-циент прелом-ления n	средне-квадра-тичное откло-нение мм	довери-тельный интер-вал %
стекло
оргстекло