Номер 4, страница 35 - гдз по физике 11 класс тетрадь для лабораторных работ Парфентьева

Лабораторная работа № 6. Определение показателя преломления вещества по предельному углу полного внутреннего отражения - номер 4, страница 35.

Условие.

Решение.

На изображении представлены таблицы для расчёта показателя преломления вещества по результатам двух различных оптических экспериментов. Поскольку исходные экспериментальные данные из таблиц 6.1 и 6.2 отсутствуют, ниже приведено подробное объяснение, как проводить вычисления для заполнения этих таблиц.

Таблица 6.5

Эта таблица предназначена для вычисления показателя преломления $n$ вещества на основе закона преломления света (закона Снеллиуса). Эксперимент заключается в измерении угла падения $\alpha$ и угла преломления $\beta$ для луча света, переходящего из воздуха в исследуемое вещество.

Закон Снеллиуса для перехода света из воздуха (показатель преломления $n_{воздуха} \approx 1$) в среду с показателем преломления $n$ записывается как: $1 \cdot \sin \alpha = n \cdot \sin \beta$.

Отсюда формула для расчёта показателя преломления вещества:

$n = \frac{\sin \alpha}{\sin \beta}$

Порядок расчётов:

1. Взять из таблицы 6.1 измеренные значения угла падения $\alpha$ и угла преломления $\beta$.
2. Вычислить синусы этих углов ($\sin \alpha$ и $\sin \beta$) и занести их в соответствующие столбцы.
3. Рассчитать показатель преломления $n$ по приведённой выше формуле.
4. Столбец $n_1 = \frac{1}{n}$ соответствует относительному показателю преломления для света, идущего в обратном направлении (из вещества в воздух).

Пример заполнения (гипотетические данные):

Пусть в опыте были измерены $\alpha = 45^\circ$ и $\beta = 28.1^\circ$.

• $\sin \alpha = \sin 45^\circ \approx 0.707$
• $\sin \beta = \sin 28.1^\circ \approx 0.471$
• $n = \frac{0.707}{0.471} \approx 1.50$
• $n_1 = \frac{1}{1.50} \approx 0.67$

Ответ: Для расчёта показателя преломления по таблице 6.5 необходимо использовать данные об углах падения $\alpha$ и преломления $\beta$ из таблицы 6.1 и применить формулу, основанную на законе Снеллиуса: $n = \frac{\sin \alpha}{\sin \beta}$.

Таблица 6.6

Эта таблица предназначена для вычисления показателя преломления вещества $n_1$ по явлению полного внутреннего отражения. Эксперимент заключается в определении предельного угла падения $\alpha_0$, при котором свет, идущий из исследуемого вещества в воздух, перестаёт преломляться и начинает полностью отражаться.

Условие для предельного угла $\alpha_0$ при переходе из среды с показателем преломления $n_1$ в воздух ($n_2=1$) имеет вид: $n_1 \sin \alpha_0 = 1 \cdot \sin 90^\circ$.

Так как $\sin 90^\circ = 1$, формула для расчёта показателя преломления вещества:

$n_1 = \frac{1}{\sin \alpha_0}$

Порядок расчётов:

1. Взять из таблицы 6.2 экспериментально измеренные значения предельного угла $\alpha_0$ для трёх опытов (1, 2, 3).
2. Для каждого значения $\alpha_0$ вычислить его синус ($\sin \alpha_0$).
3. Для каждого опыта рассчитать показатель преломления $n_1$ по формуле $n_1 = \frac{1}{\sin \alpha_0}$.
4. Найти среднее арифметическое значение $n_{1ср}$ по результатам трёх опытов для получения более точного результата:

$n_{1ср} = \frac{n_{1(1)} + n_{1(2)} + n_{1(3)}}{3}$

Пример заполнения (гипотетические данные):

Пусть в трёх опытах были измерены следующие значения предельного угла:

• Опыт 1: $\alpha_0 = 41.8^\circ \implies \sin \alpha_0 \approx 0.667 \implies n_1 \approx 1.50$
• Опыт 2: $\alpha_0 = 42.0^\circ \implies \sin \alpha_0 \approx 0.669 \implies n_1 \approx 1.49$
• Опыт 3: $\alpha_0 = 41.6^\circ \implies \sin \alpha_0 \approx 0.664 \implies n_1 \approx 1.51$

Среднее значение:

$n_{1ср} = \frac{1.50 + 1.49 + 1.51}{3} = \frac{4.50}{3} = 1.50$

Ответ: Для расчёта показателя преломления по таблице 6.6 необходимо использовать измеренные значения предельного угла полного внутреннего отражения $\alpha_0$ из таблицы 6.2, применить формулу $n_1 = \frac{1}{\sin \alpha_0}$ для каждого опыта, а затем найти среднее арифметическое полученных значений $n_{1ср}$.