Отражение и преломление

1. Определите показатель преломления воды по закону Снеллиуса (закон преломления) и найдите критический угол для полного внутреннего отражения.

1. Приобретите специализированный рефракционный бак с источником света.
2. Наполните емкость для преломления водой и включите источник света. Направьте луч от источника света на половину бака, наполненного водой. Возможно, потребуется приглушить свет в комнате.
3. Используйте транспортир на баллоне для преломления для измерения угла падения луча (угла, измеренного в половине резервуара, заполненного водой) и угла преломления (угла, измеренного в половине резервуара, заполненного воздухом) для границы раздела вода-воздух в резервуаре.
4. Используйте измеренные углы и показатель преломления для воздуха (n_air = 1.00) для расчета показателя преломления для воды.
5. Повторите предыдущие шаги для нескольких углов падения, варьирующихся от 0° до чуть менее 90°.
6. По мере увеличения угла падения можно заметить, что преломленный световой луч больше не виден в половине контейнера, содержащего воздух. Медленно вращайте источник света вокруг бака до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой луч света впервые исчезает из воздуха. Это критический угол для полного внутреннего отражения.
7. Если источник света вращается дальше, следует наблюдать, что луч отражается обратно в воду.
8. Переместите источник света так, чтобы луч попадал в половину резервуара, заполненную воздухом, прежде чем отправиться в воду. Запишите несколько углов падения и преломления в этом условии. Обратите внимание, что раньше углом падения был угол, под которым свет проходил через воду. Поскольку свет теперь сначала проходит через воздух, новый угол падения — это угол, под которым он проходит через воздух, а новый угол преломления — это угол, под которым он проходит через воду.
9. Обратите внимание, что полное внутреннее отражение в этой конфигурации не происходит. Полное внутреннее отражение возникает только тогда, когда свет переходит из среды с высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления.

2. Измерьте фокусное расстояние объектива и создайте реальные и виртуальные изображения объекта.

1. Возьмите выпуклую линзу, вогнутую линзу, лист белой бумаги, линейку и небольшой отличительный предмет. Также полезно иметь оптическую скамью с держателями для линз и объекта, а также устройство для вертикального удержания листа бумаги.
2. Поместите выпуклую линзу между объектом и листом бумаги в линию и на одной высоте.
3. Перемещайте объект и бумагу до тех пор, пока на бумаге не появится четкое изображение объекта. Изображение на бумаге – это реальное изображение.
4. Измерьте расстояние от линзы до объекта и расстояние от линзы до бумаги. Используйте уравнение тонкого объектива для определения фокусного расстояния объектива.
5. Отложите бумагу в сторону и переместите объект ближе к объективу до тех пор, пока расстояние между объективом и объектом не станет меньше фокусного расстояния объектива.
6. Посмотрите через объектив: должна быть видна увеличенная версия объекта. Это изображение является виртуальным.
7. Замените выпуклую линзу на вогнутую. Посмотрите через вогнутую линзу: теперь видна увеличенная версия объекта. Это тоже виртуальный образ.