Лабораторная работа № 13 «Определения показателя преломления стекла»

(Лабораторная работа - дистанционная выполняется в домашних условиях)

Цель работы: научиться измерять показатель преломления стекла, используя закон преломления.

Задание 1. Ответить на вопросы (1 балл)

1) Запишите закон отражения света

2) Запишите закон  преломления света

3) Что называют относительным, абсолютным показателем преломления?

4) В чем состоит явление полного внутреннего отражения света.

2. Решите задачи.

Подгруппа 1

Задача 1(1 балл). На какой угол отклонится луч от первоначального направления, если на его пути поставить кварцевое стекло с показателем преломления 1,54?

Указание: обязательно построить рисунок, с помощью карандаша и линейки. На нем отметить угол падения, преломления. Без рисунка задача не проверяется.

Задача 2 (1 балл) Луч света падает на поверхность стекла под углом 30⁰. Под каким углом должен упасть луч на поверхность воды, чтобы угол преломления β₁ =β₂

Указание: обязательно построить рисунки, с помощью карандаша и линейки. На них отметить углы падения α₁, α₂; углы преломления β₁, β₂. Без рисунков задача не проверяется.

Задача 3 (1 балл). Прямоугольная стеклянная пластина толщиной d=2,5 см имеет показатель преломления 1,55. На ее поверхность падает луч под углом 45⁰. Определить на сколько сместится луч после выхода из пластины?

Указание: Найти нужно Δх.

Задача 4 (1 балл). Проведите один (НА ВАШ ВЫБОР) из предложенных опытом в домашних условиях, сделайте фото. В тетрадях опишите результаты опыта, сопроводив его рисунком. При отправлении данного задания фото опыта с Вашей фотографией ОБЯЗАТЕЛЬНО. В противном случае задание не проверяется.

Опыт 1. Демонстрация отражения света

Отражение параллельных лучей можно наблюдать и в следующем опыте, который вы можете провести в домашних условиях.

Инструкция: Положите на расстоянии двух метров от настольной лампы (на одном с ней уровне) лист плотной белой бумаги. На одном краю бумаги укрепите расческу с крупными зубьями. Сделайте так, чтобы свет от лампы проходил на бумагу сквозь зубья расчески. Около самой расчески получится полоска тени от ее «спинки». На бумаге от этой теневой полоски должны идти параллельные полоски света, прошедшие между зубьями расчески.

 Возьмите небольшое прямоугольное зеркало и поставьте его поперек светлых полосок. На бумаге появятся полоски отраженных лучей.

 Поверните зеркало, чтобы лучи падали на него под некоторым углом. Отраженные лучи тоже повернутся. Если мысленно провести перпендикуляр к зеркалу в месте падения какого-нибудь луча, то угол между этим перпендикуляром и падающим лучом будет равен углу отраженного луча. Как бы мы ни изменяли угол падения лучей на отражающую поверхность, как бы ни поворачивали зеркало, всегда отраженные лучи будут выходить под таким же углом.

 Если нет маленького зеркала, его можно заменить блестящей стальной линейкой или лезвием безопасной бритвы. Результат будет несколько хуже, чем с зеркалом, но все-таки опыт провести можно.

  Опыт 2. Демонстрация закона преломления света.

Оборудование: прозрачные стаканы - большой и маленький (маленький должен помещаться в большом), подсолнечное масло.
1) Берем маленький стакан, наполняем маслом и ставим его в большой. Стакан прекрасно видно.
2) А теперь начинаем доливать масло, пока оно не заполнит и большой стакан и не накроет маленький
3) Мы видим, что маленький стакан полностью исчез, растворился в большом стакане с маслом. Как такое может быть?!

Опыт 3. Демонстрация явление полого внутреннего отражения света.

Возьмите неглубокую чайную чашку, поставьте на стол и положите на ее дно монету. После этого отойдите от стола так, чтобы край чашки закрывал монету. Теперь, не меняя положения головы, попросите кого-нибудь налить в чашку воды. Монета станет снова видна. Сделайте чертеж, объясните явление.

Подгруппа 2

Задача 1(1 балл). На какой угол отклонится луч от первоначального направления, если на его пути поставить вещество с показателем преломления 2,42?

Указание: обязательно построить рисунок, с помощью карандаша и линейки. На нем отметить угол падения, преломления. Без рисунка задача не проверяется.

Задача 2 (1 балл) Луч света падает на поверхность спирта под углом 45⁰. Под каким углом должен упасть луч на поверхность стекла, чтобы угол преломления β₁ =β₂

Указание: обязательно построить рисунки, с помощью карандаша и линейки. На них отметить углы падения α₁, α₂; углы преломления β₁, β₂. Без рисунков задача не проверяется.

Задача 3 (1 балл). Прямоугольная стеклянная пластина толщиной d=3 см имеет показатель преломления 1,5. На ее поверхность падает луч под углом 30⁰. Определить на сколько сместится луч после выхода из пластины?

Указание: Найти нужно Δх.

Задача 4(1 балл). Проведите один (НА ВАШ ВЫБОР) из предложенных опытом в домашних условиях, сделайте фото. В тетрадях опишите результаты опыта, сопроводив его рисунком. При отправлении данного задания фото опыта с Вашей фотографией ОБЯЗАТЕЛЬНО. В противном случае задание не проверяется.

Опыт 1. Демонстрация отражения света

Отражение параллельных лучей можно наблюдать и в следующем опыте, который вы можете провести в домашних условиях.

Инструкция: Положите на расстоянии двух метров от настольной лампы (на одном с ней уровне) лист плотной белой бумаги. На одном краю бумаги укрепите расческу с крупными зубьями. Сделайте так, чтобы свет от лампы проходил на бумагу сквозь зубья расчески. Около самой расчески получится полоска тени от ее «спинки». На бумаге от этой теневой полоски должны идти параллельные полоски света, прошедшие между зубьями расчески.

 Возьмите небольшое прямоугольное зеркало и поставьте его поперек светлых полосок. На бумаге появятся полоски отраженных лучей.

Поверните зеркало, чтобы лучи падали на него под некоторым углом. Отраженные лучи тоже повернутся. Если мысленно провести перпендикуляр к зеркалу в месте падения какого-нибудь луча, то угол между этим перпендикуляром и падающим лучом будет равен углу отраженного луча. Как бы мы ни изменяли угол падения лучей на отражающую поверхность, как бы ни поворачивали зеркало, всегда отраженные лучи будут выходить под таким же углом.

 Если нет маленького зеркала, его можно заменить блестящей стальной линейкой или лезвием безопасной бритвы. Результат будет несколько хуже, чем с зеркалом, но все-таки опыт провести можно.

  Опыт 2. Демонстрация закона преломления света.

Оборудование: прозрачные стаканы - большой и маленький (маленький должен помещаться в большом), подсолнечное масло.
1) Берем маленький стакан, наполняем маслом и ставим его в большой. Стакан прекрасно видно.
2) А теперь начинаем доливать масло, пока оно не заполнит и большой стакан и не накроет маленький
3) Мы видим, что маленький стакан полностью исчез, растворился в большом стакане с маслом. Как такое может быть?!

Опыт 3. Демонстрация явление полого внутреннего отражения света.

Возьмите неглубокую чайную чашку, поставьте на стол и положите на ее дно монету. После этого отойдите от стола так, чтобы край чашки закрывал монету. Теперь, не меняя положения головы, попросите товарища налить в чашку воды. Монета станет снова видна. Сделайте чертеж, объясните явление.

Критерии оценки

6 баллов – отлично                         5 балла – хорошо

4 балла – удовлетворительно        1-3 балла – неудовлетворительно

Методические указания к решению задач

Пример 1. Луч переходит из воды в стекло. Угол падения равен 35°. Найти угол преломления.

Пример 2.

Луч света падает на поверхность раздела двух прозрачных сред под углом 35⁰ и преломляется под углом 25⁰. Чему будет равен угол преломления, если луч будет падать под углом 60⁰.

Пример 3. Прямоугольная стеклянная пластина толщиной 2 см имеет показатель преломления 1,6. На ее поверхность падает луч под углом 55⁰. Определить на сколько сместится луч после выхода из пластины?

Угол падения -  α

Угол преломления - β

Показатель преломления - n

Онлайн калькулятор синустов, тангенсов, косинусов https://okcalc.com/ru/trigonometry/

Онлайн калькулятор арксинусов https://fin-calc.org.ua/ru/calculator/trigonometric/inverse/

Можно пользоваться таблицей Брадиса

Лабораторная работа № 13 «Определения показателя преломления стекла»

(Лабораторная работа экспериментальная - выполняется в техникуме)

Цель работы: научиться измерять показатель преломления стекла, используя закон преломления.

Задание 1:  Ответить на вопросы (1 балл)

1. Запишите закон отражения света

2. Запишите закон  преломления света

3. Что называют относительным, абсолютным показателем преломления?

Задание 2 (2 балла)

Оборудование: плоскопараллельная пластина, линейка, транспортир, лист бумаги, карандаш

Ход работы:

1. Положим на стол белый лист бумаги.

2. Положим сверху плоскопараллельную стеклянную пластинку.

3. Карандашом обводим верхнюю и нижние грани.

4. Включаем источник света и направляем на пластину под углом. Отмечаем карандашом следующие точки: выход луча из источника; точку, через которую луч входит в верхнюю грань; точки выхода луча из нижней грани.

5. Убираем оборудование и соединяем полученные точки. Получаем падающий луч, преломленный, вышедшей из линзы. Направление АО – направление падающего луча. ОЕ – преломленный луч.

6. Отмерим при помощи линейки расстояние ОD = ОА.

7. Из точки А на перпендикуляр раздела двух сред опускаем перпендикуляр. Из точки D на перпендикуляр раздела двух сред опускаем перпендикуляр. Два треугольника – прямоугольные. В них можно определять синус угла падения и синус угла преломления.

При помощи линейки измеряются расстояние АС и расстояние DB.

  9. Внести полученные результаты в таблицу.

10. Измените угол падения луча и проделайте опыт еще раз

Задача 1(1 балл). На какой угол отклонится луч от первоначального направления, упав под углом 45° на поверхность стекла?

Задача 2(1 балл). Определите толщину пластины с показателем преломления 1,7, если луч света, пройдя эту пластину, сместился на 2 см, угол падения равен 50⁰С.