Хід роботи

1. Мікрометром виміряти дійсну товщину скляної пластини.

2. Визначити уявну товщину пластини h, для чого розмістити її під об’єктивом мікроскопа так, щоб обидва штрихи були в полі зору приладу. Після цього змістити тубус мікроскопа та отримати чітке зображення штриха на нижній поверхні пластини. Визначити його як нульовий. Підняти тубус мікроскопа до отримання чіткого зображення штриха на верхній поверхні пластини. Цей відлік дає уявну товщину пластини.

3. Визначити показник (коефіцієнт) заломлення скла n_ск за формулою (21.1).

4. Розрахувати поздовжнє зміщення променя в пластині S за формулою (21.2).

5. Користуючись вказівкою викладача щодо кута падіння, розрахувати поперечне зміщення променя L за формулою (21.3).

Контрольні запитання

1. Сформулювати закони геометричної оптики.

2. Побудувати та пояснити хід променя крізь плоско-паралельну пластину.

3. Пояснити особливість визначення показника заломлення середовища за допомогою мікроскопа.

4. Дати визначення поздовжнього та поперечного зміщення променя у плоско-паралельній пластині.

Лабораторна робота № 22. Визначення показника заломлення рідини та концентрації розчину за допомогою рефрактометра

Мета роботи – вивчити метод визначення показника заломлення рідини за допомогою рефрактометра. Визначити невідому концентрацію водного розчину цукру.

Вказівки до виконання лабораторної роботи

Для виконання лабораторної роботи необхідно вивчити такий теоретичний матеріал: основні закони геометричної оптики, явище повного внутрішнього відбиття.

[1, т.3, §§ 2.1, 2.2; 2, §§ 165; 3, розд. 8, §§ 2; 4. т.2, §§ 115]

Для визначення показника заломлення рідини за допомогою рефрактометра використовується явище повного внутрішнього відбиття світла.

Г оловними оптичними елементами рефрактометра є дві призми (рис. 22.1), виготовлені зі скла (флінтглас, n=1,72) та лінзи, яка використовується як лупа.

Ребра КF призми А та NC призми В паралельні та розташовані досить близько одне до одного. Ребро NC призми В є матованим. Призма А – освітлювальна. Вона забезпечує надходження світла від джерела на тонкий шар рідини, розташований між двома призмами. Таким чином, світло, яке проходить крізь призму А, потрапляє у шар рідини та виходить з нього під різними кутами, деякі промені під кутом . Такі промені повинні вийти з рідини під граничним кутом. Променів світла праворуч від цього променя (граничний кут) не буде видно. Спостерігач, який розглядає ребро CD призми В у лупу, побачить: праворуч від граничного кута темну зону, ліворуч – освітлену зону.

Для граничного кута повного внутрішнього відбиття має місце вираз:

.

Тобто:

.

Таким чином, граничний кут залежить від показника заломлення рідини, яка у свою чергу залежить від концентрації розчину.

Вважаючи, що при виході з призми промінь заломлюється вдруге та те, що напрямок його розповсюдження залежить від кута призми σ, остаточна формула для розрахунку показника заломлення розчину має вигляд:

.

Наведена формула є розрахунковою тільки для цієї конструкції рефрактометра.

Під час роботи з приладом, слід визначити показник заломлення та концентрацію розчину на основі вимірювання положення межі між світлою і темною зонами.

Прилади: рефрактометр; розчини цукру відомої та невідомої концентрації; допоміжні інструменти для здійснення експерименту.