IV. Контрольные вопросы

1. Что называется активным и реактивным сопротивлением?

2. От чего и как зависит индуктивное и емкостное сопротивления? Как они рассчитываются?

3. Расходуется ли электроэнергия на реактивном сопротивлении?

4. Запишите формулу для определения полного сопротивления цепи переменного тока, содержащий резистор, катушку индуктивности, конденсатор.

5. Постройте векторные диаграммы токов и напряжений для цепей переменного тока, содержащих резистор, катушку индуктивности, конденсатор.

6. Что такое импеданс?

Лабораторная работа №20

ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА САХАРА РЕФРАКТОМЕТРОМ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить устройство и принцип работы рефрактометра, определить показатель преломления и концентрации раствора сахара рефрактометром.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: рефрактометр, флаконы с растворами глюкозы, флакон с дистиллированной водой, две пипетки, стеклянная палочка, фильтровальная бумага.

1. Краткие теоретические сведения.

Оптика – раздел физики, в котором изучаются природа света, закономерности световых явлений.

Свет – сложный электромагнитный процесс, обладающий как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Свет, излучаемый отдельным атомом, представляет собой электромагнитную волну, т. е. совокупность двух взаимно перпендикулярных волн – электрической и магнитной.

Свет, в различных прозрачных средах распространяется с различными скоростями.

Среда, во всех точках которой скорость распространения света одинакова, называется оптически однородной.

Пусть свет падает на границу раздела двух сред, скорость света одинакова в которых соответственно С₁ и С₂, причем С₁ > С₂ (рис. 1).

Рис.1

На границе раздела сред падающий свет (луч 1) частично проходит (преломляется) во вторую среду (луч 3): α – угол падения, β – угол отражения и γ – угол преломления.

α = β (1)

Падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела сред в точке падения – закон отражения света.

Закон преломления:

(2)

Подающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к границе раздела сред, приведенным в точке падения; отношение синуса угла падения к синусy угла преломления равно отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде.

Обозначим =и, где С – скорость света в вакууме,n ₁ и n ₂ – абсолютные показатели преломления первой и второй сред.

Абсолютный показатель преломления показывает во сколько раз скорость света данной среде меньше скорости света в вакууме. Абсолютный показатель преломления вакуума равен единице.

Зная, что показатели преломления двух сред обратно пропорциональны скорости распространения света в средах, закон преломления можно представить в виде:

(3)

где n₂₁ – относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Оптически однородной средой является среда; во всех точках которой показатель преломления одинаков. Среда c меньшим показателем называется оптически менее плотной, а среда с большим показателем – оптически более плотной. Показатель преломления зависит от длины волны света. Его обычно относят к монохроматическому желтому излучению паров натрия (длина волны 589 нм).

Если свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную среду: n ₁ < n ₂ (рис. 2), то угол преломления меньше угла падения (лучи 1-1, 2-2). При угле падения _m = 90⁰ (лучи 3-3) свет во второй среде распространяется в пределах угла _пр , называемого предельным углом преломления.

Согласно закона преломления (2) : ноsin 90⁰ = 1, следовательно sin =

Если свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду: n₂ > n₁, (рис. 3), то угол преломления больше угла падения (луч 1-1^,). Угол преломления γ_m = 90^о (луч 2-2^,) соответствует углу падения α_пр. Если свет падает под углом больше предельного, то он полностью отражается от границы сред (луч 3-3^,). Это явление называется полным внутренним отражением. Угол падения называется предельным углом полного внутреннего отражения.

Согласно закона преломления (2):

, т. к. sinγ_m = 1, sinα_пр = 1, sinα_пр =

для двух данных сред γ_пр = α_пр.

Значение показателя преломления среды в основном зависит от свойств среды; однако в некоторой мере оно зависит и от длины волны света. Световые волны различной длины распространяются в данной среде с различной скоростью. Поэтому одна и та же среда по разному преломляет различные монохроматические лучи.

Зависимость показатель преломления среды от длины волны света называется дисперсией света. В более широком смысле дисперсией света называют разложение света в спектр. Дисперсия называется нормальной, если показатель преломления возрастает с уменьшением длины световой волны. Такой дисперсией света обладают среды, слабо поглощающие свет, т. е. прозрачные среды.