Контрольные вопросы

1

Рис. 6

. Как формулируются законы отражения и преломления света?

2. На плоское зеркало нормально к его поверхности падает луч света 1 (рис.6). На какой угол повернется отраженный луч, если зеркало повернуть на угол ?

3. Каков физический смысл абсолютного и относительного показателей преломления? От каких факторов зависит показатель преломления?

4

Рис. 7

. Каков ход лучей в плоскопараллельной пластинке? Чем объяснить кажущееся уменьшение толщины пластинки? Поясните чертежом.

5. Какое явление называется полным внутренним отражением? При каких условиях оно наблюдается? Где используется?.

6. Произойдет ли полное отражение при падении света из воды (n_в = 1,33) в стекло (n_ст = 1,56)? Из воды в воздух (n_возд  1)?

7. Каково соотношение между абсолютными показателями преломления для трех сред, изображенных на рис. 7, если ₁ = ₃ < ₂. В какой из этих сред скорость наибольшая? Почему?

8. Начертите ход лучей в микроскопе. В каком соотношении должны находиться фокусные расстояния объектива и окуляра для получения максимального увеличения?

9. Предмет, расположенный вблизи фокуса тонкой собирающей линзы, постепенно передвигают в сторону двойного фокуса 2F (рис. 8). Как при этом будет меняться изображение предмета? Подтвердите ответ чертежами.

1

Рис. 9

0. На рис. 9 изображен ход лучей от источника S через тонкую лин-

зу Л. Какова оптическая сила линзы? Каково увеличение линзы? На каком расстоянии от линзы получается изображение ? Решите задачу, исходя из чертежа, (1 клетка = 1 см) и ответ подтвердите расчетом по формуле линзы.

Рис. 8

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

РАСТВОРА САХАРА ОТ ЕГО КОНЦЕНТРАЦИИ

Цель работы: а) знакомство с принципом устройства и работы

рефрактометра RL-3 (рефрактометра Аббе);

б) определение показателя преломления раствора сахара и его концентрации с помощью рефрактометра;

в) изучение зависимости показателя преломления раствора сахара от его концентрации: n = n (С)

Оборудование: рефрактометр RL-3; дистиллированная вода; раствор сахара различной концентрации (не менее 3); несколько пипеток (для каждого раствора своя пипетка)

Д

Рис. 10

ля измерения показателя преломления жидкости в данной лабораторной работе используется рефрактометр RL-3 (рефрактометр Аббе), внешний вид которого показан на рис. 10.

Основными частями рефрактометра являются две прямоугольные призмы Р₁ и Р₂, изготовленные из стекла с большим показателем преломления. Они обращены друг другу своими основаниями, зазор между которыми составляет около 1 мм. В этот зазор помещают каплю исследуемой жидкости, п

Рис. 11

оказатель преломления которой определяют. С помощью зеркала Z добиваются наилучшей освещенности шкалы, которую наблюдают через окуляр Л₁-Л₂. Ручка компенсатора А₁-А₂ служит для совмещения визирной линии в поле зрения окуляра с границей раздела между светлой и темной его частями. С левой стороны прибора расположена ручка (на рис. 10 ее не видно), с помощью которой граница света и тени выводится в поле зрения окуляра и совмещается с серединой «креста» (рис. 11). Здесь же расположено зеркальце, с помощью которого свет от внешнего источника направляется на шкалу показателей преломления, расположенную в поле зрения окуляра (рис. 11).

Измерение показателя преломления с помощью рефрактометра производится двумя методами: методом скользящего луча (рис. 12) и методом полного отражения (рис. 13).

Исследуемое вещество (жидкость) приводится в оптический контакт с одной из граней призмы с известным показателем преломления n_ст, большим, чем показатель преломления исследуемой жидкости n.

1

Рис. 12

) При использовании метода скользящего луча граница соприкосновения призмы и исследуемого вещества освещается широким пучком света со стороны исследуемого образца (рис.12). Измеряется угол выхода _пр луча, соответствующего углу падения  = 90⁰ луча 1. Этот луч определяет границу распространения света в призме. Измерение _пр производят с помощью зрительной трубы, установленной на бесконечность, наводя «крест» нитей окуляра на границу раздела света и темноты, наблюдаемую в фокальной плоскости трубы.

2) При измерениях по методу полного отражения граница соприкосновения исследуемой жидкости и призмы освещается широким пучком со стороны призмы. Для этого плоскость призмы, расположенную против угла  (рис. 13), делают матовой. При таком освещении лучи, падающие на границу соприкосновения жидкости и призмы под углом  > _пр, претерпевают полное внутреннее отражение (показатель преломления призмы n_ст > n жидкости), т.е. эти лучи полностью отражаются внутрь призмы (рис.13, лучи 1 и 2).

Луч 3, падающий под углом  < _пр, частично преломляется и частично отражается. В результате, в фокальной плоскости зрительной трубы наблюдается граница света и полутени, определяемая углом _пр.

П

Рис. 13

ри падении на границу раздела двух сред немонохроматического (белого) света происходит его разложение на составляющие, которое обусловлено зависимостью показателя преломления от длины волны. При этом граница света и тени в поле зрения окуляра оказывается размытой и окрашенной. Для устранения этого недостатка на пути лучей, выходящих из призмы Р₂, помещают компенсатор, состоящий из двух призм, ручка которого выведена наружу (рис. 10, ручка А₁-А₂). Каждая из призм компенсатора состоит из трех призм с разными показателями преломления и различным коэффициентом дисперсии, склеенных между собой.

Преломляющую способность вещества характеризуют показателем преломления n_D для средней длины волны двух близких линий в спектре излучения паров натрия (<> = 589,3 нм).

Призмы компенсатора подбирают так, чтобы луч света с длиной волны <> = 589,3 нм не испытывал отклонения. При повороте вокруг оптической оси одной из призм компенсатора относительно другой на угол 180⁰ исчезает окрашенность границы света и тени в поле зрения окуляра.