ЗАКОНЫ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА

1. Лучи падающий, преломленный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

2. Отношение синусов углов падения и преломления для данных двух сред есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления данных двух сред (рис.1):

, (1)

где и — абсолютные показатели преломления сред.

, , (2)

где и - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемость среды, с — скорость света в вакууме, — скорость света в данной среде.

Если световые лучи из оптически более плотной среды (ОБП) падают на границу раздела с оптически менее плотной средой (ОМП), например, из стекла в воду, то при условии , угол преломления и луч «скользит» по границе раздела сред, а при свет вообще не переходит во вторую среду. Это явление называется ПОЛНЫМ ОТРАЖЕНИЕМ. Угол называется ПРЕДЕЛЬНЫМ УГЛОМ ПОЛНОГО ОТРАЖЕНИЯ. можно найти, используя закон преломления света . (3)

Если свет переходит из вещества с абсолютным показателем преломления в воздух, где , то условие полного отражения примет вид . (4)

Заметим, что в данной работе используются стеклянные призмы с показателем преломления n >1,7, а жидкости с n< 1,7.

Воспользуемся свойством обратимости световых лучей и направим пучок света из ОМП среды в ОБП (рис. 3).

Тогда в поле зрения оптической трубы будем наблюдать зоны с разной освещенностью, а по положению границы свет-темнота, т.е.величине предельного угла, используя соотношение (3), сможем определить показатель преломления жидкости. С изменением концентрации раствора изменяется его показатель преломления, что дает возможность по изменению показателя преломления определить концентрацию раствора.

Построив график зависимости показателя преломления от концентрации, можно решить обратную задачу, т.е. определить неизвестную концентрацию раствора по его показателю преломления. Показатель преломления определяется с помощью рефрактометра RL2, принцип действия которого основан на явлении полного внутреннего отражения.

ОПИСАНИЕ ПРИБОРА

Внешний вид рефрактометра дан на рисунке 2, где 1- окуляр зрительной трубы; 2 – винт настройки границы светлой и темной зон поля зрения; 3 - зеркало – осветитель; 4 – измерительные призмы. Нижняя призма для нанесения слоя жидкости (с откидным зеркалом – осветителем) установлена неподвижно, верхняя – на шарнирах. Она может откидываться и имеет шторку для освещения. С левой стороны прибора (на рисунке не показано) есть окно с откидным зеркалом для освещения измерительной шкалы.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Рассмотрите прибор, уясните назначение ручек управления.

2. Откиньте верхнюю призму. Протрите грани призм. Нанесите на грань нижней призмы примерно 5 капель дистиллированной воды. Осторожно закройте верхнюю призму.

3.Приблизьте глаз к окуляру. Вращением диоптрийной насадки окуляра сделайте изображение шкалы и нитей перекрестия максимально ярким.

4. Меняя угол поворота зеркала-осветителя нижней призмы и верхней шторки, добейтесь рабочей освещенности верхнего поля зрения, видимого в окуляре.

5. Вращением винта 2 добейтесь уничтожения окраски граничной линии «свет-темнота».

6. Вращая левой рукой ручку винта настройки окулярной шкалы, установите границу «свет-темнота» на точку пересечения нитей. На шкале появится отсчёт 1,333. Это показатель преломления дистиллированной воды.

7. Определите показатель преломления для пяти различных известных концентраций NaCl. В каждом случае проводите два измерения показателя преломления и выберите среднее.

8. Постройте график зависимости показателя преломления от концентрации.

9. Определите показатель преломления для пяти растворов неизвестной концентрации.

10. По графику определите концентрацию пяти неизвестных растворов.

11. Все полученные результаты внесите в таблицы 1, 2.

Таблица 1. Определение показателя преломления растворов известной концентрации.

№	Концентрация раствора в %

Таблица 2. Определение концентрации раствора.

№		Концентрация раствора в %

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте и поясните основные законы геометрической оптики.

2. В чём заключается физический смысл абсолютного показателя преломления среды? Что такое относительный показатель преломления?

3. Какие два условия необходимы для полного отражения?

4. В чём заключается принцип работы световодов?

5. Дайте определение предельного угла полного внутреннего отражения.

6. Какова зависимость показателя преломления от концентрации?

ЛИТЕРАТУРА

1. Грабовский Р.И. Курс Физики.-СПб.:Лань,2002.-С.430-435.

2. Трофимова Т.И. Курс физики.-М.:ВШ,1999.-С.304-306.

3. Савельев И.В. Курс общей физики. - Т.2.-СПб.: Лань,2005.-С.332-336.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 46 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДНОГО РАСТВОРА САХАРА ПОЛЯРИМЕТРОМ

Цель работы: изучение явления вращения плоскости поляризации луча растворами.

Приборы и принадлежности: поляриметр, растворы сахара различной концентрации.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: