МИНИСТEРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ДИЗАЙНА и ТЕХНОЛОГИИ
Методические указания к лабораторной работе №102
“Определение показателя преломления вещества с помощью микроскопа”.
Москва - 2000
Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета МГУДТ.
Работа рассмотрена на заседании кафедры физики и рекомендована к печати.
Заведующий кафедрой доц. Шапкарин И.П.
Автор: к.ф-м.н. Родэ С.В.
Методические указания к лабораторной работе по разделу “Оптика”. “Определение показателя преломления вещества с помощью микроскопа”.
г. Москва
Типография МГУДТ. 2000 г.
Методические указания содержат теоретическое введение и описание практической части к лабораторной работе, связанной с изучением и методами измерения показателя преломления вещества.
@ МГУДТ 2000
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 102
Определение показателя преломления вещества с помощью микроскопа.
Цель работы: определить абсолютный показатель преломления вещества.
Приборы и принадлежности: микроскоп, стеклянная пластинка с нанесенными на нее штрихами, источник света, микрометр.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА - раздел оптики, в котором распространение света в среде рассматривается на основе представления о СВЕТОВОМ ЛУЧЕ или геометрической линии, вдоль которой распространяется световая энергия. Законы геометрической оптики применяются для расчетов и построения изображения при прохождении света через различные оптические системы.
В основе геометрической оптики лежит закон о прямолинейности распространения света в однородной среде, хорошо известный нам из опыта и объясняющий, например, образование теней и полутеней.
Световым лучом называется направление, вдоль которого распространяется свет. Такое понятие светового луча есть чисто геометрическое понятие. На практике свет всегда распространяется в виде светового пучка. Смотря по тому, как ограничен этот световой пучок, можно различать ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ, СХОДЯЩИЙСЯ и РАСХОДЯЩИЙСЯ световые пучки. В пределах световых пучков мы можем выбрать “удобные” для нас лучи. Световые пучки можно ограничить диафрагмой. Однако, при уменьшении диафрагмы прямолинейность распространения света нарушается и тем больше, чем меньше диафрагма. Это явление называется ДИФРАКЦИЕЙ и будет рассмотрено в других работах.
При попадании света на поверхность тела, можно наблюдать явления отражения и преломления света, а при прохождении света внутри вещества - явление поглощения.
Относительная интенсивность отраженного и преломленного света определяется рядом факторов: веществом тела, состоянием его поверхности, составом самого света, углом падения и др. Поглощение также зависит от вещества тела и состава светового потока.
1. Законы отражения света. Существуют следующие законы отражения света.
Первый закон: угол отражения равен углу падения. Под углом падения и отражения подразумевают углы, образованные падающим или отраженным лучом и перпендикуляром, восстановленным к отражающей поверхности в точке падения луча ( Рис.2).
Второй закон: отраженный луч лежит в той же плоскости, в которой лежит падающий луч и перпендикуляр к отражающей поверхности, восстановленный в точке падения луча .
Из двух законов отражения вытекает следствие о том, что световые лучи при отражении ОБРАТИМЫ .
Рис.1 а Рис.1 б
Следует различать зеркальное и диффузное отражение. Если падающий на тело параллельный пучок света отражается в одном направлении (Рис. 1а), то такое отражение называют ЗЕРКАЛЬНЫМ. При отражении света от предмета во всех направлениях говорят о ДИФФУЗНОМ отражении (Рис. 1б). При этом диффузно отражающую поверхность можно представить в виде элементарных плоскостей различно расположенных и пересекающихся под различными углами.
2. Законы преломления света. Два закона преломления света формулируются следующим образом :
Первый закон: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред и не зависит от угла падения луча . Этот закон может быть записан в виде соотношения:
(1)
где
-
ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
второй среды, ( в которую луч входит )
относительно первой среды (в которой
луч распространяется до преломления);
и
-соответственно
угол падения и угол преломления,
показанные на рис.2.
Если первой средой
является вакуум или воздух , то
и называется АБСОЛЮТНЫМ ПОКАЗАТЕЛЕМ
ПРЕЛОМЛЕНИЯ второй среды. Абсолютный
показатель преломления среды показывает,
во сколько раз скорость света в вакууме
больше скорости света в данной среде;
n=c/v (2)
где с- скорость света в вакууме, v - скорость света в данной среде. Таким образом, относительный показатель преломления второй среды относительно первой среды равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному показателю первой среды.
(3)
Другими словами, относительный показатель преломления второй среды относительно первой показывает, во сколько раз скорость света в первой среде больше скорости света во второй среде.
Рис. 2
Второй закон: луч, падающий , луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости .
Следствием этих законов тоже является обратимость световых лучей при преломлении.