- •Содержание
- •Лабораторные работы
- •Предисловие
- •Физические измерения. Обработка и оформление результатов измерений
- •Погрешности прямых измерений
- •Элементы теории погрешностей
- •Учет инструментальной и случайной погрешностей
- •Исключение промахов
- •Пример обработки результатов прямых измерений
- •Погрешность косвенных измерений а. Числовая оценка и погрешность косвенных измерений
- •Б. Учет погрешностей, обусловленных неточностью математических и физических констант, табличных данных и т.Д.
- •Некоторые советы и рекомендации к расчетам и вычислениям
- •Графические методы обработки результатов измерений
- •Примерный план отчета по лабораторному исследованию
- •Изучение статистических методов обработки опытных данных
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы
- •Определение момента инерции тел методом трифилярного подвеса
- •О писание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Сложение гармонических взаимно перпендикулярных колебаний
- •Описание прибора
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы и упражнения
- •Литература
- •Определение скорости звука в воздухе интерференционным методом
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение вязкости жидкости по методу стокса
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Вязкость водных растворов глицерина
- •Определение отношения удельных теплоемкостей газа методом адиабатического расширения (метод Клемана и Дезорма)
- •Теория метода и описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение влажности воздуха при помощи психрометра
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование свойств поверхностного слоя жидкости
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Знакомство с основными электроизмерительными приборами Основные электроизмерительные приборы
- •Из приведенной относительной погрешности к можно рассчитать абсолютную (приборную) погрешность а рабочего электроизмерительного прибора
- •Краткая характеристика некоторых систем приборов
- •Многопредельные приборы
- •Правила пользования многопредельными приборами
- •Вспомогательные электрические приборы и оборудование. Сборка электрических схем
- •О монтаже электроизмерительных установок
- •Правила техники безопасности при монтаже электрических схем и производстве измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Измерение температуры терморезистором
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение температуры термопарой
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы полупроводникового диода
- •О писание установки
- •Основные данные плоскостных полупроводниковых диодов
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы электронного осциллографа
- •Описание экспериментальной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение горизонтальной составляющей вектора индукции магнитного поля земли
- •Элементы земного магнетизма
- •Р ис. 3. Внешний вид и схема включения тангенс-буссоли. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Измерение размеров малых объектов с помощью микроскопа
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение показателя преломления жидкости
- •О писание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Б) результаты измерений занесите в таблицу:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Исследование линейчатых спектров испускания
- •Описание ртутной лампы
- •Длины волн некоторых линий спектра ртути
- •Порядок выполнения работы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Определение концентрации сахара в растворе поляриметром
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение работы газового лазера
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Изучение закона радиоактивного распада
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Контрольные вопросы
1. Опишите устройство биологического микроскопа.
2. Изобразите ход лучей в микроскопе; выведите формулу увеличения микроскопа.
3. Что называется пределом разрешения и разрешающей способностью микроскопа? апертурным углом объектива?
4. Укажите способы увеличения разрешающей способности микроскопа.
5. Опишите специальные приемы микроскопии.
6. Опишите назначение и устройство окулярно-винтового микрометра.
7. Как определяется цена деления окулярно-винтового микрометра в работе?
Литература
Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. – М.: Высшая школа, 1999. – §§26.7-26.9.
Ливенцев Н.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1974. – §§139–142.
Лаврова И.В. Курс физики. – М.: Просвещение, 1981. – §§35; 90.
Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1997. – §§83, 84, 85.
Лабораторная работа № 16
Определение показателя преломления жидкости
Цель работы: изучение принципа работы рефрактометра и исследование зависимости показателя преломления раствора от концентрации.
Приборы и принадлежности: рефрактометр, растворы различной концентрации, пипетка.
При переходе света через границу раздела двух сред, скорость распространения света в которых различна, происходит изменение его направления. Это явление называется преломлением, или рефракцией света.
Закон преломления: луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред
, (1)
где n21 – относительный показатель преломления второй среды относительно первой. Индексы в обозначении углов i1, i1/, i2 указывают, в какой среде (первой или второй) идет луч.
Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:
. (2)
Абсолютным показателем преломления среды называется величина n, равная отношению скорости электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости v в среде:
. (3)
Учитывая (2), закон преломления (1) можно записать в виде
. (4)
И з симметрии выражения (4) вытекает обратимость световых лучей. Если обратить луч III (рис.1), заставив его падать на границу раздела под углом i2, то преломленный луч в первой среде будет распространяться под углом i1, т.е. пойдет в обратном направлении вдоль луча I.
Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n1 (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n2 (оптически менее плотную) (n1 > n2), например из стекла в воду, то согласно (4)
.
Отсюда следует, что преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления i2 больше, чем угол падения i1 (рис.2а). С увеличением угла падения увеличивается угол преломления (рис.2б, 2в) до тех пор, пока при некотором угле падения (i1 = iпр.) угол преломления не окажется равным . Угол i называется предельным углом полного отражения (i = iотр). При углах падения i1 > iотр. весь падающий свет полностью отражается (рис.2г).
Таким образом, при углах падения от iотр. до луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным отражением.
Предельный угол полного отражения iотр. определим из формулы (4):
,
тогда . (5)
У равнение (5) удовлетворяет значениям угла iотр. при n2 < n1. Следовательно, явление полного отражения имеет место только при падении света из среды оптически более плотной в среду менее плотную.
Если свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (n1 < n2), то угол преломления меньше угла падения (рис.3). Если луч падает на границу раздела сред под наибольшим возможным углом (луч скользит вдоль границы раздела сред), то он будет преломляться под углом . Этот угол является наибольшим углом преломления для данных сред и называется предельным углом преломления. Из формулы (4) следует:
,
откуда
. (6)
Т аким образом, предельный угол преломления и предельный угол полного отражения для данных сред зависят от их показателей преломления. Это нашло применение в приборах для измерения показателя преломления веществ – рефрактометрах (рис.4), используемых для определения чистоты воды, концентрации общего белка сыворотки крови, для идентификации различных веществ и т.д.
Явление полного отражения используется также в световодах (светопроводах), представляющих собой тонкие, произвольным образом изогнутые нити (волокна) из оптически прозрачного материала. В волоконных деталях применяют стеклянное волокно, световедущая жила (сердцевина) которого окружается стеклом – оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Свет, падающий на торец световода под углами, большими предельного, претерпевает на поверхности раздела сердцевины и оболочки полное отражение и распространяется только по световедущей жиле.