Как определить показатель преломления стекла
Содержание:- Определение показателя преломления стекла
- Эксперимент с лучом света
- Установка для определения показателя преломления
- Главная формула для определения показателя преломления
- Явление дисперсии
- Разложение света в спектр
- Математический вывод дисперсии
Определение показателя преломления стекла
Несмотря на то, что нужную информацию можно найти в любом справочнике, студентам и школьникам часто приводятся методики определения показателя преломления стекла. Делается это потому, что расчет значения крайне нагляден и прост для объяснения физических процессов.
Эксперимент с лучом света
Показатель преломления является условной величиной, характеризующей способность материала изменять угол падения луча. Наиболее простым и очевидным способом определения показателя преломления является эксперимент с лучом света.
Установка для определения показателя преломления
Для определения показателя преломления используется установка, состоящая из источника света, линзы, призмы (или обычного стекла) и экрана. Свет, проходящий через линзу, фокусируется и падает на преломляющую поверхность, после чего отражается на экране, предварительно размеченном особым образом.
Главная формула для определения показателя преломления
Основной формулой для нахождения показателя преломления является отношение sin(a)/sin(b)=n2/n1, где a и b – углы падения и преломления, а n2 и n1 - показатели преломления сред. Показатель преломления воздуха для удобства принимается равным единице, а потому уравнение может принять вид n2=sin(a)/sin(b).
Явление дисперсии
Некорректно говорить о единственном значении угла преломления вещества. Известно явление дисперсии: зависимость показателя преломления от длины волны. Видимый диапазон имеет форму графика e^(-x), где по оси x отложена длина волны, а по y – показатель преломления. Чем меньше длина волны, тем показатель преломления больше.
Разложение света в спектр
Солнечный свет состоит из набора волн с разными длинами. В установке для определения показателя преломления используется призма, которая позволяет значительно увеличить преломление. Однако при таком увеличении проявляется разложение света в спектр: на экране будет проецироваться небольшая радуга. Каждый цвет «радуги» - электромагнитная волна определенной длины.
Математический вывод дисперсии
Математический вывод дисперсии оперирует сложными формулами. Идея заключается в том, что показатель преломления равен корню из обратной величины произведения электрической восприимчивости среды и единицы. В формуле также присутствует частота волны.