№10 зертханалық жұмыс. Шынының сыну көрсеткішін анықтау
Жұмыста жарық сәулесінің шыны пластина арқылы өтетін жолын түйреуіштермен белгілеп, суретте транспортирмен түсу бұрышы мен сыну бұрышын өлшейді. Сыну заңы бойынша шынының сыну көрсеткішін есептеп, оны кестелік мәнмен салыстырады және нәтиженің қаншалықты сенімді екенін бағалайды.
Жұмыстың мақсаты. Эксперимент арқылы шынының сыну көрсеткішін анықтау, алынған мәнді кестелік мәнмен салыстыру және эксперимент нәтижесін бағалау.
Осы тақырыпқа ҚМЖ жасауОқу мақсаттары
- 8.5.1.9экспериментте шынының сыну көрсеткiшiн анықтау
- 8.5.1.10сыну көрсеткішінің анықталған мәнін кестелік мәндермен салыстыру және эксперимент нәтижесін бағалау
Құрал-жабдықтар
- жақтары параллель шыны пластина
- 4 түйреуіш (немесе ине)
- астына қоятын картон немесе пенопласт
- ақ қағаз парағы
- транспортир
- сызғыш және қарындаш
- циркуль (шеңбер тәсілі үшін)
- калькулятор немесе синустар кестесі
Жұмыс барысы
- 1
Қағаз парағын астына қоятын картонға салып, үстіне шыны пластинаны қой да, оның ұзын жақтарын қарындашпен сыз.
- 2
Пластинаның бір жағына 1 және 2 түйреуішті олар арқылы өтетін түзу шекараға көлбеу түсетіндей етіп қада.
- 3
Пластина арқылы екінші жағынан қарап, 3 және 4 түйреуішті 1 және 2 түйреуіштердің кескінін жауып тұратындай етіп қада: төртеуі бір түзудің бойында көрінуі керек.
- 4
Пластина мен түйреуіштерді ал. 1 және 2 нүктелер арқылы шекараға дейін түскен сәулені, 3 және 4 нүктелер арқылы шыққан сәулені сыз; кіру және шығу нүктелерін қос — бұл шыныдағы сәуле.
- 5
Кіру нүктесінде шекараға перпендикуляр жүргізіп, транспортирмен түсу бұрышын α және сыну бұрышын γ өлше.
- 6
Қосымша кіру нүктесінде центрі бар шеңбер сыз, шеңбердің сәулелермен қиылысу нүктелерінен перпендикулярға перпендикулярлар түсіріп, a және b кесінділерін өлше.
- 7
Тәжірибені жаңа парақта немесе пластинаның басқа жағында тағы екі түрлі түсу бұрышы үшін қайтала.
- 8
Әр тәжірибе үшін n мәнін есептеп, орташа мәнін тап және оны кестелік мәнмен салыстыр.
Қысқаша теория
Жарықтың сынуы — екі мөлдір ортаның шекарасынан өткенде сәуле бағытының өзгеруі. Түсу бұрышы α — түскен сәуле мен түсу нүктесінде шекараға жүргізілген перпендикуляр арасындағы бұрыш, сыну бұрышы γ — сынған сәуле мен сол перпендикуляр арасындағы бұрыш. Түскен сәуле, сынған сәуле және перпендикуляр бір жазықтықта жатады.
Сыну заңы: берілген екі орта үшін түсу бұрышы синусының сыну бұрышы синусына қатынасы тұрақты шама: sin α / sin γ = n. n шамасын екінші ортаның біріншіге қатысты сыну көрсеткіші деп атайды. Ауаның сыну көрсеткіші 1-ге жуық, сондықтан жарық ауадан шыныға өткендегі бұрыштарды өлшеп, шынының сыну көрсеткішін алады. Ол шыныдағы жарық жылдамдығы вакуумдағыдан неше есе аз екенін көрсетеді: n = c / v.
Ауадан шыныға өткенде жарық перпендикулярға жақындайды: γ < α. Кәдімгі шынының сыну көрсеткішінің кестелік мәні шамамен 1,5; шынының түріне қарай ол әр түрлі, шамамен 1,5-тен 1,9-ға дейін. Бұрыштардың орнына кесінділерді өлшеуге болады: түсу нүктесінде центрі бар радиусы R шеңбер сызса, sin α = a / R және sin γ = b / R, мұндағы a мен b — сәулелердің шеңбермен қиылысу нүктелерінен перпендикулярға дейінгі қашықтықтар. Онда n = a / b.
Виртуалды тәжірибе
«Жарықтың сынуы: Снеллиус заңы» симуляциясында сәулені екі ортаның шекарасына бағытта да, түсу бұрышын өзгерт. 3–4 түрлі бұрыш үшін түсу және сыну бұрыштарын жазып, n = sin α / sin γ есепте және бұл қатынас іс жүзінде өзгермейтінін тексер. Орташа нәтижені кестелік мәнмен салыстыр.
Осы тақырыптағы тағы бір симуляция: Оптикалық үстел: лазер, линзалар, айналар, призма
Өлшеу кестесі
№10 зертханалық жұмыс · Физика, 8 сынып. Шынының сыну көрсеткішін анықтау
Аты-жөні, сыныбы: ____________________ Күні: __________
| Тәжірибе № | α, ° | γ, ° | sin α | sin γ | n | ε, % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 |
Есептеу және қорытынды
Сыну көрсеткіші: n = sin α / sin γ немесе кесінділер бойынша n = a / b.
Мысалы, α = 50°, γ = 30° болсын: sin 50° ≈ 0,766, sin 30° = 0,500, n = 0,766 / 0,500 ≈ 1,53. Шеңбер тәсілімен: a = 3,8 см, b = 2,5 см, n = 3,8 / 2,5 ≈ 1,52.
Кестелік мәннен салыстырмалы ауытқу: ε = |n − n₀| / n₀ · 100 %, мұндағы n₀ — кестелік мән. Мысалда ε = |1,53 − 1,5| / 1,5 · 100 % = 2 %.
Нәтижені бағалау: транспортир шамамен ±1° дәлдік береді, сондықтан n мәнінің өлшеу қателігі бірнеше пайызға жетеді. Кестелік мәннен ауытқу да осындай шамада болса, нәтижені сенімді деп есептеуге болады.
Қорытынды үлгісі: Жұмыс барысында шынының сыну көрсеткішін анықтадым: n = … . Кестелік мәні шамамен 1,5, ауытқу ε = … %. Ауытқу бұрыштарды өлшеу қателігінен … болғандықтан, нәтиже … . Қателіктің негізгі көздері — … .
Бақылау сұрақтары
Жарықтың сынуы деп нені атайды?
Жауабын көру
Екі мөлдір ортаның шекарасынан өткенде жарықтың таралу бағытының өзгеруін.
Сыну заңын тұжырымда.
Жауабын көру
Түскен сәуле, сынған сәуле және шекараға жүргізілген перпендикуляр бір жазықтықта жатады; берілген екі орта үшін sin α / sin γ қатынасы тұрақты және n-ге тең.
Шынының сыну көрсеткіші нені көрсетеді?
Жауабын көру
Шыныдағы жарық жылдамдығы вакуумдағыдан неше есе аз екенін: n = c / v. Шыны үшін n ≈ 1,5, яғни онда жарық шамамен 1,5 есе баяу таралады.
Неге пластинадан шыққан сәуле түскен сәулеге параллель?
Жауабын көру
Пластинаның жақтары параллель, шығарда сәуле дәл сондай бұрышқа, бірақ кері жаққа сынады. Сондықтан ол тек бүйірге ығысады.
Неге түсу бұрышы 0° болғанда n-ді табуға болмайды?
Жауабын көру
α = 0° болғанда сәуле шекарадан сынбай өтеді, γ = 0°, ал синустардың қатынасы анықталмайды. 30°-тан 70°-қа дейінгі түсу бұрыштарын алған ыңғайлы.
Қауіпсіздік техникасы
- Түйреуіштерді тек астына қойылған картонға қада, аузыңа салма және жұмыстан кейін бәрін қорапқа жина.
- Шыны пластинаны бүйір жақтарынан ұста, түсіріп алма; шыны сынса, сынықтарын қолмен жинама, мұғалімге айт.
- Жарқын жарық көзін көзге бағыттама және шыны арқылы Күнге қарама.
Мұғалімге
Осы жұмыстың тақырыбына ҚМЖ мен БЖБ-ны Bilim Plus Ұстаз кабинетінде ЖИ оқу мақсаттарының коды бойынша жинайды. Симуляцияны сыныпқа беруге не тақтаға шығаруға болады.
Жиі қойылатын сұрақтар
- Жұмысты шыны пластина мен түйреуіштерсіз орындауға бола ма?
- Иә, «Жарықтың сынуы: Снеллиус заңы» симуляциясында виртуалды зертханалық жұмыс жүргізуге болады. Нәтижені журналға мұғалімнің талабы бойынша жаз.
- Қорытындыны қалай жазу керек?
- n-нің алынған мәнін жазып, оны кестелік мәнмен салыстыр, ауытқуды пайызбен көрсет және қателіктің негізгі көздерін атап, нәтиженің сенімділігі туралы қорытынды жаса.
- Неге әр оқушыда n сәл әр түрлі шығады?
- Шынының түрі, түйреуіштерді орналастыру және бұрыштарды өлшеу дәлдігі әр түрлі. Түсу бұрышы үлкенірек және сәулелер дәлірек сызылса, нәтиже сенімдірек болады.