Номер 6, страница 34 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава I. Тепловые явления. Параграф 5. Плавление и кристаллизация - номер 6, страница 34.

Условие.

6*. Выполните экспериментальное задание 2 на с. 249.

Решение.

Экспериментальное задание 2. Определение показателя преломления стекла.

Цель работы: экспериментально определить показатель преломления стекла.

Оборудование: стеклянная пластинка с параллельными гранями, лист бумаги, карандаш, линейка, транспортир, 4 булавки.

Ход работы:

1. Положим стеклянную пластинку на лист бумаги и обведем ее контур карандашом.
2. Уберем пластинку и на одной из длинных сторон полученного прямоугольника (грань АВ) отметим точку падения луча О.
3. Через точку О проведем прямую NN', перпендикулярную грани АВ. Эта прямая является нормалью к поверхности.
4. С помощью транспортира начертим падающий луч SO, составляющий с нормалью NN' угол падения $\alpha$ (рекомендуется взять угол в диапазоне $30^\circ - 60^\circ$).
5. Вдоль начерченного падающего луча SO воткнем в бумагу две булавки (P1 и P2) на некотором расстоянии друг от друга.
6. Поместим стеклянную пластинку обратно на ее контур.
7. Глядя сквозь пластинку с противоположной стороны (через грань CD), найдем такое положение глаза, при котором изображения булавок P1 и P2 окажутся на одной прямой.
8. Не меняя положения глаза, воткнем еще две булавки (P3 и P4) так, чтобы они находились на линии визирования и закрывали собой изображения первых двух булавок.
9. Уберем пластинку и булавки. Через точки от булавок P3 и P4 проведем прямую. Это будет вышедший из стекла луч O'K.
10. Соединим точку падения луча на первую грань O с точкой выхода луча из второй грани O'. Отрезок OO' представляет собой ход луча внутри стекла.
11. С помощью транспортира измерим угол падения $\alpha$ (угол между падающим лучом SO и нормалью NN') и угол преломления $\beta$ (угол между преломленным лучом OO' и нормалью NN').
12. Используя закон преломления света, вычислим показатель преломления стекла по формуле $n = \frac{\sin\alpha}{\sin\beta}$.
13. Для повышения точности повторим эксперимент, изменив угол падения, и найдем среднее значение показателя преломления.

Дано:

В ходе трехкратного проведения эксперимента были получены следующие результаты измерений:

Опыт 1: Угол падения $\alpha_1 = 30^\circ$, угол преломления $\beta_1 = 19^\circ$.

Опыт 2: Угол падения $\alpha_2 = 45^\circ$, угол преломления $\beta_2 = 28^\circ$.

Опыт 3: Угол падения $\alpha_3 = 60^\circ$, угол преломления $\beta_3 = 35^\circ$.

Найти:

Средний показатель преломления стекла $n_{ср}$.

Решение:

Абсолютный показатель преломления среды определяется по закону Снеллиуса. Для перехода луча из воздуха в стекло формула имеет вид:

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

где $\text{n}$ — показатель преломления стекла, $\alpha$ — угол падения, $\beta$ — угол преломления. Показатель преломления воздуха принят равным 1.

Рассчитаем значение показателя преломления для каждого опыта:

1. Для первого опыта:

$\alpha_1 = 30^\circ \implies \sin\alpha_1 = 0.500$

$\beta_1 = 19^\circ \implies \sin\beta_1 \approx 0.326$

$n_1 = \frac{\sin\alpha_1}{\sin\beta_1} = \frac{0.500}{0.326} \approx 1.53$

2. Для второго опыта:

$\alpha_2 = 45^\circ \implies \sin\alpha_2 \approx 0.707$

$\beta_2 = 28^\circ \implies \sin\beta_2 \approx 0.470$

$n_2 = \frac{\sin\alpha_2}{\sin\beta_2} = \frac{0.707}{0.470} \approx 1.50$

3. Для третьего опыта:

$\alpha_3 = 60^\circ \implies \sin\alpha_3 \approx 0.866$

$\beta_3 = 35^\circ \implies \sin\beta_3 \approx 0.574$

$n_3 = \frac{\sin\alpha_3}{\sin\beta_3} = \frac{0.866}{0.574} \approx 1.51$

Теперь найдем среднее значение показателя преломления по результатам трех измерений:

$n_{ср} = \frac{n_1 + n_2 + n_3}{3} = \frac{1.53 + 1.50 + 1.51}{3} = \frac{4.54}{3} \approx 1.51$

Вывод:

В ходе выполнения лабораторной работы был экспериментально определен показатель преломления стекла. Полученное среднее значение $n_{ср} \approx 1.51$. Этот результат близок к табличным значениям для некоторых сортов стекла (например, крон). Небольшой разброс полученных значений $\text{n}$ в разных опытах объясняется погрешностями измерений, основными из которых являются: неточность при обведении контура пластинки, погрешность при проведении лучей через отметки от булавок и погрешность измерения углов с помощью транспортира.

Ответ: среднее значение показателя преломления стекла, определенное в ходе эксперимента, составляет $n_{ср} \approx 1.51$.