ЯК визначити показник заломлення скла

Незважаючи на те, що потрібну інформацію можна знайти в будь-якому довіднику, студентам і школярам часто наводяться методики визначення показника заломлення скла. Робиться це тому, що розрахунок значення вкрай наочний і простий для пояснення фізичних процесів.

Інструкція

Формально показник заломлення є умовною величиною, що характеризує здатність матеріалу змінювати кут падіння променя. Тому найбільш простим і очевидним способом визначення n є експеримент з променем світла.

N визначається за допомогою установки, що складається з джерела світла, лінзи, призми (або звичайного скла) і екрану. Світло, що проходить через лінзу, фокусується і падає на заломлюючу поверхню, після чого відбивається на екран, попередньо розмічений особливим чином: на площині намальована лінійка, відлічується кут заломлення щодо вихідного променя.

Головною формулою для знаходження n завжди є ставлення sin (a) / sin (b) = n2 / n1, де a і b - кути падіння і заломлення, а n2 і n1 - показники заломлення середовищ. Показник заломлення повітря, для зручності приймається рівним одиниці, а тому рівняння може прийняти вид n2 = sin (a) / sin (b). В дане рівняння необхідно підставити експериментальні значення з попереднього пункту.

Некоректно говорити про єдиному значенні кута заломлення речовини. Відомо явище дисперсії: залежність n від довжини хвилі (L). Якщо говорити про видимому діапазоні, то залежність має форму графіка e ^ (- x) (обратна експоненційної), де по осі x відкладена довжина хвилі, а по y - показник заломлення. Чим менше довжина хвилі, тим показник заломлення більше.

Сонячне світло складається з набору хвиль з різними довжинами. Очевидно, що кожна з них володіє власним значенням n. У другому кроці замість скла спочатку вказана призма, тому вона дозволяє значно збільшити переломлення, зробивши його більш наочним. Однак при такому збільшенні проявляється розкладання світла в спектр: на екрані буде проектуватися невелика веселка.

Кожен колір «веселки» - електромагнітна хвиля певної довжини (380-700 нм). Червоний колір має меншою довжиною хвилі, в той час як фіолетовий - найбільшою.

Математичний висновок дисперсії оперує досить складними формулами. Ідея полягає в тому, що n = (E * M) ^ (- 1/2). M можна прийняти рівним 1, а E розписати як 1 + X, де X - електрична сприйнятливість середовища. Вона, у свою чергу може бути розписана через параметри речовини, які, потім, виводяться в ще більш загальному вигляді. У кінцевому рахунку у формулі з'являється w - частота хвилі.