Лабораторная работа по физике 11 класс «Измерение показателя преломления стекла» даёт n из двух углов: падения α и преломления β. Ты направляешь луч на стекло под разными углами, измеряешь углы по транспортиру и считаешь n = sin α / sin β. Ниже цель, ход, таблица, образец вывода и ошибки с отсчётом углов.
Номер в учебнике. Номер работы зависит от издания (в учебниках Мякишева и др. он свой), поэтому ищи работу по названию.
Цель и приборы
Цель: измерить показатель преломления стекла по законам преломления.
Приборы: стеклянная пластинка или полуцилиндр, источник узкого пучка света, круговой транспортир, лист бумаги, калькулятор. В комплекте № 4 ОГЭ полуцилиндр диаметром (50 ± 5) мм с показателем преломления примерно 1,5 лежит на планшете с круговым транспортиром.
В нашей установке «Преломление света, призма и дисперсия» на станции «Граница» ты двигаешь фонарь по кругу, выбираешь воздух или стекло и один из пяти материалов (вода, лёд, стекло, тяжёлое стекло, алмаз). Справа видны угол падения, угол преломления и закон n₁·sin α = n₂·sin β с числами твоего опыта.
Ход работы
- Положи полуцилиндр плоской гранью на планшет по метке и убедись, что центр грани совпадает с центром транспортира.
- Направь узкий пучок света в центр плоской грани. Луч, идущий в стекло по радиусу, выходит через изогнутую поверхность без отклонения.
- Измерь угол падения α между лучом и нормалью к поверхности в воздухе.
- Измерь угол преломления β между преломлённым лучом и нормалью внутри стекла.
- Повтори для трёх-пяти разных углов α.
- Вычисли sin α, sin β и n = sin α / sin β для каждого опыта и найди среднее.
Если у тебя прямоугольная стеклянная пластинка, а не полуцилиндр: положи её на лист, обведи карандашом, отметь точками луч, входящий в стекло, и луч, выходящий из него. Сними пластинку, соедини точку входа с точкой выхода — это луч внутри стекла. В точке входа проведи нормаль и измерь α и β транспортиром.
Таблица измерений
Шаблон для тетради. Углы отсчитывай от нормали, а не от поверхности. Калькулятор переведи в режим градусов.
| Опыт | α, ° | β, ° | sin α | sin β | n = sin α / sin β |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | |||||
| 2 | |||||
| 3 | |||||
| среднее | n = … |
Погрешность отсчёта угла бери ту, что задаёт учитель (обычно её связывают с ценой деления транспортира); разброс n между опытами показывает, насколько надёжен результат.
Как оформить вывод
Образец (числа подобраны для n = 1,5, это иллюстрация): «При α = 30° получен β = 19,5°, n = 0,500 / 0,334 = 1,50. При α = 45° получен β = 28°, n = 0,707 / 0,469 = 1,51. Среднее n = (1,50 + 1,51) / 2 ≈ 1,5. Вывод: показатель преломления стекла равен примерно 1,5; луч, переходя из воздуха в стекло, приближается к нормали, значит скорость света в стекле меньше, чем в воздухе.»
Шаблон: «α = … ° и β = … ° дают n = … . Разброс значений n от … до … , среднее n = … . Вывод: показатель преломления стекла … ; при переходе в стекло луч … .»
Где ошибаются
- Отсчитывают углы от поверхности. Углы падения и преломления всегда от нормали, перпендикуляра к поверхности.
- Калькулятор в радианах. sin 30° получается 0,5 только в режиме градусов.
- Меняют местами α и β. Тогда n получится меньше единицы, а для стекла оно больше единицы.
- Луч идёт не в центр грани. На изогнутой поверхности он отклонится и измерения будут неверны.
- Один опыт вместо серии. Один угол даёт случайное значение, нужно несколько и среднее.
Шпаргалка за 30 секунд
Показатель преломления
- Формула
- n = sin α / sin β
- Ловушка
- углы от поверхности, не от нормали
Закон преломления
- Формула
- n₁·sin α = n₂·sin β
- Ловушка
- перепутать среды
Проверка
- Формула
- n стекла больше 1 (около 1,5)
- Ловушка
- получить n меньше 1
Типичная ошибка в выводе: написать «луч отклонился» без слов «приблизился к нормали» и без значения n.
Контрольные вопросы
- Что такое показатель преломления? Отношение синусов угла падения и угла преломления при переходе из вакуума (воздуха) в среду; показывает, во сколько раз скорость света в среде меньше.
- Куда отклоняется луч при переходе из воздуха в стекло? К нормали: угол преломления меньше угла падения.
- От какой линии отсчитывают углы? От нормали к границе сред.
- Почему луч, идущий в центр плоской грани, не преломляется на изогнутой поверхности? Он идёт по радиусу, то есть вдоль нормали к изогнутой поверхности.
- Каким должно быть n стекла? Больше единицы, у обычного стекла около 1,5.
Следующий шаг: открой установку «Преломление света, призма и дисперсия», станция «Граница», и нажми «Найти предельный угол». Соседняя работа 11 класса — оптическая сила линзы. Если n у тебя вышло меньше единицы или скачет от опыта к опыту, разберём углы на пробном занятии по физике.