Учебно-методическое пособие к лабораторному практикуму по курсу «Методика преподавания физики в школе», страница 8

Выполнение работы

Описание установки:

Микроскоп для выполнения  данной работы  берется  обычный,  например  типа МУ с окулярами 7 и 15^х и объективами 8 и 40^х. Индикатор часового  типа  в  данной установке  применяется тот же, что и в других работах.

В качестве исследуемых стеклянных пластинок могут быть  предметные  стекла  к  микроскопу  или другие стеклянные пластинки  разной  толщины  (1,5-3 мм), но  с одним и тем же показателем  преломления. Если на предметный столик микроскопа положить  стеклянную  пластинку  меткой (тонкий штрих или точка)  к  объективу и получить  в  микроскопе  отчетливое ее изображение, а затем под объектив поместить  вторую, чистую  стеклянную  пластинку, то для получения вновь  четкого изображения  метки  приходиться тубус микроскопа  несколько поднимать. Предмет при рассматривании его через стекло кажется как бы приподнятым на высоту подъема тубуса микроскопа.

Существует связь между толщиной исследуемой стеклянной пластинки, высотой кажущегося подъема предмета  (подъема тубуса микроскопа) и показателем преломления стекла.

 Для установления этой связи рассмотрим ход лучей от точки. А (рис.1) через стеклянную пластинку. При этом будем предполагать, что глаз находится на той нормали к плоскостям пластинки, которая проходит через точку. А, и луч  АВ составляет с нормалью малый угол.

На границе двух сред луч АВ претерпевает преломление и по выходе из пластинки в воздух составляет с нормалью к поверхности угол, который связан с углом b через показатель преломления n, т.е.

Наблюдателю кажется, что рассматриваемый луч исходит не из точки А,  а из точки  А¹, приподнятой на высоту а, равную АА¹ .

Рассматривая треугольники АВС и А¹ВС можно написать, что

,

,

или                              ,

откуда                             .

Но, принимая во внимание, что углы a и b малы, можно отношение тангенсов заменить отношением синусов этих углов, т.е. получить выражение:

.

Таким образом, измерив толщину пластинки d и высоту поднятия тубуса микроскопа, а можно найти показатель преломления стекла относительно воздуха.

Предварительно измеряют толщину d исследуемого стекла. Для этого устанавливают индикатор на тубусе микроскопа так, чтобы наконечник измерительного штифта касался предметного столика микроскопа и обе стрелки (малая показывает целые миллиметры, а большая – сотые доли миллиметра) были на нуле. В случае необходимости перемещают тубус микроскопа вместе с индикатором и добиваются установки на нуль малой стрелки индикатора, а затем перемещением обода индикатора подводят нуль шкалы с сотыми делениями к большой стрелке.

После этого осторожно приподнимая измерительный штифт индикатора за верхнюю часть, подкладывают на предметный столик измеряемую стеклянную пластинку и осторожно опускают штифт индикатора до соприкосновения с верхней поверхностью пластинки. Целые миллиметры отсчитывают по показаниям малой стрелки, а сотые доли - по большой. Таким приемом измеряют толщину пластинки в нескольких местах и берут среднее значение.

Затем кладут на предметный столик микроскопа пластинку с меткой и получают отчетливое изображение метки. При этом индикатор устанавливают так, чтобы малая стрелка показывала целые миллиметры, а большая находилась на нуле или на каком-либо ином делении большой шкалы. Показания индикатора записывают. Поместив на пластинку с меткой исследуемую стеклянную пластинку, поднимают тубус микроскопа, добиваются опять резкого изображения и вновь  отсчитывают показания индикатора. По разности двух показаний находят величину  подъема тубуса микроскопа и, пользуясь указанной выше формулой, вычисляют показатель преломления стекла.

Повторяют опыты несколько раз для стекол разной толщины и все результаты измерений и вычислений записывают в таблицу:

№ измерения	Толщина пластинки	Перемещение тубуса микроскопа, мм	Показатель преломления
1
2
3

Лабораторная работа № 22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ   ДЛИНЫ  СВЕТОВОЙ  ВОЛНЫ   ПРИ  ПОМОЩИ  ДИФРАКЦИОННОЙ  РЕШЕТКИ