Определение показателя преломления твердых тел с помощью микроскопа
Измеряем 10 раз расстояние х. Для этого винтами плавной настройки, находящимися по бокам, сначала добиваемся резкого изображения верхней метки. Затем выступом у штангенциркуля сверху замеряем расстояние а. Таким же образом добившись резкого изображения нижней метки, так же измеряем расстояние b. Определяем х по формуле: Вывод: проделав данную работу, мы научились измерять показатели преломления… Читать ещё >
Определение показателя преломления твердых тел с помощью микроскопа (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Лысьвенский филиал ОТЧЕТ по лабораторной работе Дисциплина: «Физика»
Тема: «Определение показателя преломления твёрдых тел с помощью микроскопа»
Выполнили: Хаев Ю. В., Викторова А.М.
Руководитель: доцент Попцов А.Н.
Лысьва, 2012 г.
Цель работы: ознакомиться с методом измерения показателя преломления с помощью микроскопа.
Приборы и принадлежности: микроскоп, штангенциркуль, пластинки из обычного стекла и оргстекла.
Выполнение работы.
Измеряем штангенциркулем толщину одной из пластинок в разных местах 10 раз. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.
Расположим на предметном столике микроскопа эту же пластинку с нанесёнными на неё метками. С помощью винта грубой настройки, находящегося сзади, поочерёдно получаем резкое изображение каждой метки. Убедимся, таким образом, что обе метки попадают в поле зрения.
Измеряем 10 раз расстояние х. Для этого винтами плавной настройки, находящимися по бокам, сначала добиваемся резкого изображения верхней метки. Затем выступом у штангенциркуля сверху замеряем расстояние а. Таким же образом добившись резкого изображения нижней метки, так же измеряем расстояние b. Определяем х по формуле:
.
Результаты этих измерений заносим в таблицу 1.1.
По вычисленным средним значениям и рассчитываем показатель преломления вещества по формуле:
= /.
Показатель преломления для оргстекла:
= = 1,76
Показатель преломления для обычного стекла:
= 1,79
Описанным выше способом определяем показатель преломления для пластинки из обычного стекла. Результаты заносим в таблицу 1.1.
Вещ-во | № изм. | di, мм | di , мм | (di-)2, мм2 | ai, мм | bi, мм | хi, мм | хi , мм | (хi)2, мм2 | ||
оргстекло | 15,1 | — 0,08 | 0,0064 | 7,5 | 17,7 | 10,2 | 1,57 | 2,46 | 1,76 | ||
15,2 | 0,02 | 0,0004 | 7,9 | 19,3 | 11,4 | 2,77 | 7,67 | ||||
15,1 | — 0,08 | 0,0064 | 5,6 | 18,4 | 12,8 | 4,17 | 14,39 | ||||
15,2 | 0,02 | 0,0004 | 8,3 | 17,4 | 9,1 | 0,47 | 0,22 | ||||
15,3 | 0,12 | 0,0144 | 9,3 | 16,2 | 6,9 | — 1,73 | 2,99 | ||||
15,2 | 0,02 | 0,0004 | 7,6 | 15,8 | 8,2 | — 0,43 | 0,18 | ||||
15,2 | 0,02 | 0,0004 | 9,8 | 16,2 | 6,4 | — 2,23 | 4,97 | ||||
15,1 | — 0,08 | 0,0064 | 9,6 | 16,0 | 6,4 | — 2,23 | 4,97 | ||||
15,2 | 0,02 | 0,0004 | 10,4 | 17,1 | 6,7 | — 1,93 | 3,72 | ||||
15,2 | 0,02 | 0,0004 | 8,3 | 16,5 | 8,2 | — 0,43 | 0,18 | ||||
Сумма | 151,8 | 0,036 | 86,3 | 41,75 | |||||||
Среднее знач. | 15,18 | 8,63 | |||||||||
стекло | 11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 8,1 | 14,4 | 6,3 | — 0,3 | 0,09 | 1,79 | ||
11,9 | 0,08 | 0,0064 | 7,7 | 15,5 | 7,8 | 1,2 | 1,44 | ||||
11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 8,4 | 14,6 | 6,2 | — 0,4 | 0,16 | ||||
11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 9,3 | 14,4 | 5,1 | — 1,5 | 2,25 | ||||
11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 7,2 | 14,8 | 7,6 | 1,0 | 1,00 | ||||
11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 9,1 | 15,3 | 6,2 | — 0,4 | 0,16 | ||||
11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 8,4 | 14,8 | 6,4 | — 0,2 | 0,4 | ||||
11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 7,4 | 13,2 | 5,8 | — 0,8 | 0,64 | ||||
11,8 | — 0,02 | 0,0004 | 8,3 | 15,3 | 7,0 | 0,4 | 0,16 | ||||
11,9 | 0,08 | 0,0064 | 7,4 | 15,0 | 7,6 | 1,0 | 1,00 | ||||
Сумма | 118,2 | 016 | 7,3 | ||||||||
Среднее знач. | 11,82 | 6,6 | |||||||||
Вычисляем погрешность измерений n для обеих пластинок. Для этого:
а) определяем погрешность отдельных измерений d, их квадраты, сумму квадратов (см. таблицу 1.1) и квадрат средней квадратичной погрешности:
;
где N число измерений.
Погрешность измерения:
;
б) задавшись надёжностью (=0.95) рассчитываем полуширину доверительного интервала для d:
;
где k = t, коэффициент Стьюдента при .
погрешность прибора.
цена деления прибора.
В данной работе = .
Полуширина доверительного интервала d для оргстекла:
?d = = 0,11
Полуширина доверительного интервала d для стекла:
?d = = 0,10
в) по результатам расчётов в пунктах а) и б) определяем при такой же надёжности полуширину доверительного интервала (для x).
Погрешность измерения:
Погрешность измерения x для оргстекла:
0,46
Погрешность измерения x для стекла:
0,081
Полуширина доверительного интервала x для оргстекла:
?x = = 1,54
Полуширина доверительного интервала x для стекла:
?x = = 0,65
г) по и вычисляем абсолютную погрешность в определении показателя преломления:
;
Абсолютная погрешность в определении показателя преломления для оргстекла:
преломление стекло погрешность микроскоп
?n = 1,76 * = 0,31
Абсолютная погрешность в определении показателя преломления для стекла:
?n = 1,79 * = 0,18
д) результаты записываем в виде n= при = 0,95.
Показатель преломления оргстекла 1,76±0,31 при = 0,95.
Показатель преломления стекла 1,79±0,18 при = 0,95.
Вывод: проделав данную работу, мы научились измерять показатели преломления твердых тел с помощью микроскопа. Хотя полученные значения отличаются от табличных, с учётом погрешности они близки к ним, так что можно утверждать об эффективности данного метода определения коэффициента преломления.
Ответы на контрольные вопросы
1. Законы отражения Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной из точки падения.
Угол отражения равен углу падения: '= .
Законы преломления:
Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной из точки падения.
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная (не зависит от угла падения) для двух данных сред:
.
2. Отношение скорости света в вакууме C к скорости света V в данной среде называется абсолютным показателем преломления этой среды.
Относительным показателем преломления n второй среды относительно первой называется отношение скоростей света n1 и n2 соответственно, в первой и второй средах.
Если n>1 (оптический показатель второй среды больше оптического показателя первой среды), то вторая среда называется оптически более плотной, чем первая среда. Для любой среды кроме вакуума, n>1.
Физический смысл. Если n1 n2, т. е. если свет идет из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду, то угол преломления будет больше угла падения .
3. Явление полного внутреннего отражения заключается в том, что преломленная волна отсутствует. Это возможно только тогда, когда .
Пусть, тогда, или. Но так как углы и меняются в пределах от 0 до, то. И угол всегда! Другими словами, преломленная волна всегда существует.
Пусть, тогда, или, или. Тогда при некотором значении примет значение и из (1) получим: .
Это и есть закон полного внутреннего отражения. Он означает, что для всех углов падения, больших, свет во вторую среду не преломится, а полностью отразится.
Понятно, что при явлении полного внутреннего отражения, отраженный луч более яркий, чем в случае, когда имеет место и преломление.
4. Для определения nпоказателя преломления, надо измерить d — истинную толщину пластинки, и х — кажущуюся толщину. d измеряется микрометром, а х — с помощью микроскопа, тубус которого снабжен винтом. В последнем случае микроскоп надо один раз сфокусировать на метку О1 и зафиксировать расстояние а, а затем на метку О2 и зафиксировать расстояние b. Расстояние, на которое пришлось при этом приподнять (или опустить) тубус по отношению к неподвижной части микроскопа (части корпуса с неподвижным основанием), и даст значение х = а b.