Лабораторные работы по физике Примеры выполнения задания

Лабораторные работы физика
  • Измерение показателя преломления жидкости рефрактометром
  • Дисперсия света
  • Определение процентного содержания белка в молоке
  • Интерференция света
  • Интерференция света в тонких пленках
  • Определение радиуса кривизны линзы с помощью кроец Ньютона
  • Определение малых разностей показателей преломления интерферометром
  • Естественный и поляризованный свет
  • Поляризация при отражении и преломлении
  • Вращение плоскости поляризации
  • Эксперементальная проверка закона Малюса
  • Определение показателя преломления вещества
  • Изучение эффекта Фарадея
  • Изучение внутренних напряжений в твердых телах оптическим методом
  • Дифракция света
  • Метод зон Френелях
  • Дифракция от прямоугольной щели .
  • Дифракционная решетка
  • Определение длины световой волны
  • Законы поглащения света
  •  Квантовая природа света Тепловое излучение тел
  • Оптическая пирометрия
  • Определение постоянной Стефана-Больцмана
  • Определение температуры нити кинолампы
  • Изучение внешнего фотоэффекта
  • Определить красную границу фотоэффекта
  • Применение универсального фотометра ФМ-56
  • Волновая и квантовая оптика
  • Явление полного внутреннего отражения.
  • Принцип Гюйгенса.
  • Метод Юнга. Получение интерференционной картины
  • Интерференция света в тонких пленках
  • Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.
  • Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
  • Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке
  • Естественный и поляризованный свет
  • Поляризация света при двойном лучепреломлении
  • Анализ плоскополяризованного света. Закон Малюса
  • Искусственная оптическая анизотропия
  • Взаимодействие элетромагнитных волн с веществом
  • Тепловое излучение тел
  • Квантовый характер излучения
  • Фотоэлектрический эффект
  • Измерение показателя преломления жидкости рефрактометром АББЕ

    Цель работы: изучить устройство и принцип действия рефрактометра, исследовать зависимость показателя преломления водного раствора сахара от его концентрации.

    Приборы и материалы: рефрактометр ИРТ – 464, флаконы с раствором сахара различной концентрации.

    1.Устройство и работа рефрактометра

    Принцип действия рефрактометра АББЕ основан на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления.

    Основной узел рефрактометра АББЕ (модель ИРТ – 464) состоит из двух призм (рис. 4). Призма II с матовой гранью А1С1 является осветительной, а призма I с полированной гранью АВ – измерительной. Между призмами помещается исследуемая жидкость. Лучи света падают на грань А1В1, преломляются и попадают на матовую поверхность А1С1. Матовая поверхность рассеивает лучи, и в измеряемую жидкость входят лучи разных направлений, далее они проходят сквозь слой исследуемой жидкости и падают на поверхность АВ измерительной призмы. Если рассмотреть произвольную точку О на поверхности АВ, то лучи, входящие в измерительную призму в этой точке, имеют разные углы падения – от 0 до π/2. Так как жидкости, исследуемые с помощью рефрактометра, имеют показатель преломления меньше показателя преломления стекла измерительной призмы, то для каждого из этих лучей угол преломления будет меньше угла падения (r < i). При i= π/2 угол преломления достигает своего максимального значения rmax, которое, согласно закону Снеллиуса, равно

    rmax = arcsin()<.

    Так как , то при рассмотрении пучка лучей, выходящих из измерительной призмы в зрительную трубу, видно, что нижняя часть поля зрения трубы освещена, а верхняя остается темной. Граница светотени, наблюдаемая в окуляр, соответствует предельному углу преломления жидкости.

    2. Оптическая схема.

    Оптическая схема рефрактометра (рис. 5) состоит из рефрактометрического блока, представляющего собой осветительную 1 и измерительную 2 призмы, поворотного зеркала 3, призмы прямого зрения 4, 5, и 6, линз объектива 7, 8, шкалы 9, линз окуляра 10, 11, 12, 13. Призма прямого зрения предназначена для устранения окрашенности границы раздела светотени и имеет возможность поворота вокруг своей оси на угол ± 450.

    3. Конструкция.

    Конструктивно рефрактометр ИРТ – 464 состоит из окуляра 1, рукоятки 3, кольца 2, служащего для устранения окрашенности границы раздела светотени рефрактометрического блока 4, трубы 5 и стойки 7 (рис. 6). Рефрактометрический блок включает в себя измери­тельную и осветительную призмы, вмонтированные в оп­равы, шарнирно соединенные между собой. Для нанесения жидкости на измерительную призму, оправа осветительной призмы откидывается с помо­щью рукоятки 3. В корпусе трубы установлены окуляр, шкала, объектив, призма пря­мого зрения, диафрагма и по­воротное зеркало. Прибор имеет две шкалы – БЕЛОК (ле­вая) и nD (правая). Первая служит для определения содержания белка в молоке, вторая – для измерения показателей пре­ломления (индекс D указывает на то, что это показатель пре­ломления света с длиной волны, соответствующей D – линии натрия, λ = 598,3 нм).

    Из-за дисперсии в измерительной и осветительной призмах и исследуемой жидкости граница светотени приобретает цветную окраску, что затрудняет определение показателя преломления. Для устранения окраски в корпусе зрительной трубы установлена призма прямого зрения (призма Амичи). Вращением этой призмы добиваются того, чтобы ее дисперсия компенсировала дисперсию света в жидкости, а также измерительной и осветительной призмах. Устранение окрашенности границы раздела светотени, достигается поворотом кольца 2 по часовой или против часовой стрелки.

    Порядок выполнения работы

    1. Откинуть осветительную призму, тщательно протереть поверхности ватным тампоном, смоченным дистиллированной водой.

    2. На поверхность измерительной призмы пипеткой нанести одну- две капли 2% раствора сахара. Плавно наложить и притереть осветительную призму на измерительной.

    3. С помощью кольца 1 сфокусировать окуляр на линию раздела света и тени в поле зрения. Поворотом кольца 2 устранить в поле зрения окрашенность границы.

    4. Снять отсчет по шкале показателя преломления (шкала nD, справа) с точностью до 4-х знаков после запятой. Измерения повторить три раза и подсчитать среднеарифметическое значение. Полученные значения занести в таблицу 1.

    5. Измерить показатель преломления остальных растворов согласно пунктам 2-4.

    6.Пользуясь среднеарифметическими значениями, построить график зависимости показателя преломления от концентрации раствора: n = f(c).

    7. Сравнить полученный график с уравнением (3). Определить по графику постоянную F и показатель преломления воды n0.

    8. Оформить работу в соответствии с правилами оформления.

    Таблица 1

    Концентрация раствора с [%]

    Показатель преломления, n

    n1

    n2

    n3

    nср

    2

    4

    6

    8

    Контрольные вопросы

    1. Законы отражения и преломления света.

    2. Абсолютный и относительный показатели преломления, их физический смысл.

    3. Явление полного внутреннего отражения. Понятие предельного угла падения.

    4. Устройство и принцип действия рефрактометра АББЕ.

    Интерференция света