Лабораторная работа № 13, страница 182 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

Лабораторная работа № 13

Изучение явления преломления света

Цель работы: исследовать зависимость угла преломления света от угла падения.

Приборы и материалы: плоскопараллельная пластина со скошенными гранями, линей- ка, транспортир, лист миллиметровой (можно писчей) бумаги, лист картона, циркуль, четыре булавки, кнопки.

Порядок выполнения работы

1. Прикрепите кнопками лист миллиметровой бумаги к картону. Начертите циркулем окружность и проведите её горизонтальный диаметр (рис. 171).

2. Положите стеклянную пластину так, чтобы её большее основание совпало с этим диаметром. В центре окружности вертикально поставьте булавку 1. Булавку 2 установите в любой точке окружности над пластиной.

3. Поставьте булавку 3 по другую сторону пластины вплотную к ней так, чтобы все три булавки закрывали друг друга.

4. Поставьте булавку 4 на окружности под пластиной так, чтобы она находилась на той же прямой, что и первые три.

5. Выньте булавки, очертите контур пластины и снимите её с бумаги.

6. Проведите через следы булавок падающий луч, преломлённый луч, проходящий через пластину, и преломлённый луч, выходящий из пластины.

7. Изменяя угол падения, повторите опыт.

8. Измерьте углы падения и преломления. Результаты измерений занесите в таблицу 29.

Рис. 171

Таблица 29

9. Сделайте выводы: о зависимости угла преломления от угла падения; о соотношении между углами преломления и падения при переходе света из среды оптически менее плотной в среду оптически более плотную и из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную.

В ходе выполнения лабораторной работы по изучению явления преломления света были проведены измерения углов падения и преломления для двух различных углов падения света на стеклянную пластину. Результаты измерений, основанные на теоретических расчетах для стекла с показателем преломления $n \approx 1.5$, занесены в таблицу.

Таблица 29

9. Сделайте выводы:

о зависимости угла преломления от угла падения;

Из данных таблицы видно, что с увеличением угла падения $ \alpha_1 $ (с 30° до 45°) увеличивается и угол преломления $ \gamma_1 $ (с 19° до 28°). Это указывает на прямую зависимость между этими углами. Однако эта зависимость не является линейной. Она описывается законом преломления света (законом Снеллиуса), согласно которому отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред:

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

где $n$ — относительный показатель преломления второй среды относительно первой. Рассчитаем показатель преломления стекла по данным опытов:

Опыт 1: $n_1 = \frac{\sin 30^\circ}{\sin 19^\circ} \approx \frac{0.500}{0.326} \approx 1.53$

Опыт 2: $n_2 = \frac{\sin 45^\circ}{\sin 28^\circ} \approx \frac{0.707}{0.469} \approx 1.51$

Близость полученных значений подтверждает справедливость закона преломления.

о соотношении между углами преломления и падения при переходе света из среды оптически менее плотной в среду оптически более плотную и из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную.

1. При переходе света из воздуха в стекло (из среды оптически менее плотной в среду оптически более плотную), угол преломления $ \gamma_1 $ всегда меньше угла падения $ \alpha_1 $.

Из опыта 1: $ \gamma_1 = 19^\circ < \alpha_1 = 30^\circ $.

Из опыта 2: $ \gamma_1 = 28^\circ < \alpha_1 = 45^\circ $.

Это означает, что луч света, входя в оптически более плотную среду, преломляется, приближаясь к перпендикуляру (нормали), проведенному к границе раздела сред в точке падения.

2. При переходе света из стекла в воздух (из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную), угол преломления $ \gamma_2 $ всегда больше угла падения $ \alpha_2 $.

Из опыта 1: $ \gamma_2 = 30^\circ > \alpha_2 = 19^\circ $.

Из опыта 2: $ \gamma_2 = 45^\circ > \alpha_2 = 28^\circ $.

Это означает, что луч света, выходя в оптически менее плотную среду, преломляется, удаляясь от нормали. Также из таблицы видно, что при прохождении через плоскопараллельную пластину выходящий луч параллелен падающему, так как $ \alpha_1 = \gamma_2 $.

Ответ:

В результате лабораторной работы были сделаны следующие выводы:

1. Угол преломления света увеличивается с увеличением угла падения, но нелинейно, в соответствии с законом Снеллиуса $\frac{\sin \alpha}{\sin \gamma} = n$.
2. При переходе света из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную (стекло) угол преломления меньше угла падения ($ \gamma < \alpha $).
3. При переходе света из оптически более плотной среды (стекло) в оптически менее плотную (воздух) угол преломления больше угла падения ($ \gamma > \alpha $).