«Физика — это наука понимать природу» — слова Эдварда Роджерса подтверждают идею экспериментального изучения на основе лабораторных работ, которые являются важными составляющими успешного изучения науки. Рассмотрим пример выполнения лабораторной работы по оптике в дистанционном формате c помощью виртуальной лаборатории.
Лабораторная работа по теме: «Определение показателя преломления стекла»
Цель работы:
наблюдение преломления света с помощью виртуальной лаборатории, использование законов преломления для расчета показателя преломления.
Учебные задачи:
определить показатель преломления стекла относительно воздуха и сравнить с табличным значением, оценить погрешности.
Оборудование:
световой пучок, транспортир (виртуальный угломер)
Теоретическое обоснование :
Для любой пары веществ с различной оптической плотностью можно написать:
где n — постоянная величина, не зависящая от угла падения. Она называется показателем преломления для двух сред. Чем больше показатель преломления, тем сильнее преломляется луч при переходе из одной среды в другую. Таким образом, преломление света происходит по следующему закону: лучи падающий, преломлённый и перпендикуляр, проведённый к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред. Свет при переходе из одной оптической среды в другую меняет свое направление. [2]
Где альфа — угол падения, образованный между перпендикуляром к границе раздела двух оптических сред и падающим лучом; бета — угол преломления, образованный между перпендикуляром к границе раздела двух оптических сред и преломленным лучом; n –относительный показатель преломления.
Ход работы:
Шаг 1. Запускаю виртуальную лабораторию по ссылке https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bending-light_ru.html
Шаг 2. Провожу 4 виртуальных опыта и прикрепляю соответствующие скриншоты.
Первый опыт : угол падения α =64.4 0 угол преломления β =37 0
Второй опыт : α =48.5 0 β =30 0
Третий опыт: α =38.4 0 β =24.5 0
Четвертый опыт: α =21.5 0 β =14.1 0
Снятые показания заношу в таблицу и высчитываю n. Для определения синусов углов использую ссылку https://planetcalc.ru/307/
|
Номер опыта |
Угол падения α 0 |
Угол преломления β 0 |
Синус α |
Синус β |
n |
|
1 |
64.4 |
37 |
0.9018 |
0.6018 |
1,4985 |
|
2 |
48.5 |
30 |
0.749 |
0.5 |
1,498 |
|
3 |
38.4 |
24.5 |
0.6211 |
0.4147 |
1,4977 |
|
4 |
21.5 |
14.1 |
0.3665 |
0.2436 |
1,5045 |
Шаг 3 Вычисляю средний показатель преломления и учитываю, что n таб =1,5
n cp = (n 1 +n 2 +n 3 +n 4 )/4=1,4997
Шаг 4. Вычисляю погрешность и делаю вывод.
ԑ =(n таб -n cp ) 100 % / n таб =0.08
Вывод:
В проведенном опыте мы наблюдали преломление света и смогли самостоятельно высчитать показатель преломления.
Обобщением результатов научных наблюдений и эксперимента являются физические законы, которыми объясняются эти наблюдения и эксперименты [4].
Литература:
- Прохоров А. М. Физика // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — С. 310–320. — 760 с. — ISBN 5–85270–101–7.
- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. — М.: Наука, 1958. — 509 с.
- https://sites.google.com/site/f8t5opticeskikavlenia/home
- Мощанский В. Н. Формирование мировоззрения учащихся при изучении физики. — М.: Просвещение, 1976. — Тираж 80 000 экз. — С.130–134
