Лабораторный практикум по общей физике. Оптика. Карпов А.В - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МУПОЧ «Дубна» | Дубна

Составители: 

Рубрика: 

Лабораторная работа 3
Определение коэффициента преломления плоскопараллельной стеклянной пластины.
Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с материалом [1,2].
При определении коэффициента преломления стекла и для построения схемы опыта
используется особенность прохождения луча света через плоскопараллельную пластину (рис. 1).
Луч лазера падает под углом φ
0
на плоскопараллельную пластину из стекла. Коэффициент
преломления воздуха n
0
, коэффициент преломления пластинки – n
1
. В пластинке луч лазера
отклоняется и распространяется под углом φ
1
. Угол преломления луча φ
1
зависит от коэффициента
преломления – n
1
. Согласно закону преломления Снеллиуса, (см. [1]), преломленный луч лежит в
плоскости падения, причем отношение синуса угла падения φ
0
(рис. 1) к синусу угла преломления φ
1
для рассматриваемых сред зависит только от длины световой волны, но не зависит от угла падения, т.е.
0
10
1
sin
sin
n
ϕ
ϕ
=
(1)
Постоянная величина п
10
называется относительным показателем или коэффициентом
преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума
называют абсолютным показателем (коэффициентом) преломления этой среды. Его будем обозначать
через n, снабжая эту букву соответствующим индексом.
Относительный показатель преломления п
10
выражается через абсолютные показатели п
0
и п
1
соотношением:
1
10
0
n
n
n
=
(2)
С учетом (2) закон преломления можно записать в симметричной форме:
001
sin sinnn
1
ϕ
ϕ
=
(3)
Чем больше коэффициент преломления, тем меньше угол преломления. На выходе из плоско-
параллельной пластины луч лазера опять идет параллельно начальному направлению, но со сдвигом на
величину h
0
(см. рис. 1). Из рисунка видно, что чем больше толщина пластины d
0
, тем больше
параллельный снос лазерного луча h
0
. Величина сдвига луча (параллельного переноса) зависит от угла
преломления и толщины пластины.
Зная величину параллельного сноса луча можно найти коэффициент преломления n
1
для
пластины. Для этого вернемся к рис. 1. Рассмотрим треугольники АСЕ, ADE и ABD. Параллельное
смещение луча BD на величину h
0
можно найти как:
00 0 1 0
BD [tg tg ]sin(90 )hd
ϕ
ϕ
== − −
ϕ
(4)
Учитывая соотношение (3), можно записать для коэффициента преломления n
1
пластины:
17
                                       Лабораторная работа 3
      Определение коэффициента преломления плоскопараллельной стеклянной пластины.


      Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с материалом [1,2].
      При определении коэффициента преломления стекла и для построения схемы опыта
используется особенность прохождения луча света через плоскопараллельную пластину (рис. 1).
      Луч лазера падает под углом φ0 на плоскопараллельную пластину из стекла. Коэффициент
преломления воздуха n0 , коэффициент преломления пластинки – n1. В пластинке луч лазера
отклоняется и распространяется под углом φ1. Угол преломления луча φ1 зависит от коэффициента
преломления – n1. Согласно закону преломления Снеллиуса, (см. [1]), преломленный луч лежит в
плоскости падения, причем отношение синуса угла падения φ0 (рис. 1) к синусу угла преломления φ1
для рассматриваемых сред зависит только от длины световой волны, но не зависит от угла падения, т.е.
                                                            sin ϕ0
                                                                   = n10                          (1)
                                                            sin ϕ1
      Постоянная величина п10 называется относительным показателем или коэффициентом
преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума
называют абсолютным показателем (коэффициентом) преломления этой среды. Его будем обозначать
через n, снабжая эту букву соответствующим индексом.
      Относительный показатель преломления п10 выражается через абсолютные показатели п0 и п1
соотношением:
                                                       n1
                                               n10 =                                              (2)
                                                       n0
      С учетом (2) закон преломления можно записать в симметричной форме:
                                               n0 sin ϕ0 = n1 sin ϕ1                              (3)
      Чем больше коэффициент преломления, тем меньше угол преломления. На выходе из плоско-
параллельной пластины луч лазера опять идет параллельно начальному направлению, но со сдвигом на
величину h0 (см. рис. 1). Из рисунка видно, что чем больше толщина пластины d0 , тем больше
параллельный снос лазерного луча h0 . Величина сдвига луча (параллельного переноса) зависит от угла
преломления и толщины пластины.
      Зная величину параллельного сноса луча можно найти коэффициент преломления n1 для
пластины. Для этого вернемся к рис. 1. Рассмотрим треугольники АСЕ, ADE и ABD. Параллельное
смещение луча BD на величину h0 можно найти как:
                                       BD = h0 = d 0 [tg ϕ0 − tg ϕ1 ]sin(90 − ϕ0 )                (4)
      Учитывая соотношение (3), можно записать для коэффициента преломления n1 пластины:




                                                   17

Страницы