Файл: Екі диэлектрлік орталарды шекарасындаы шаылу жне сыну задарын зерттеу.doc

­­ЛабораториялыҚ жұмыстар№ 1 лабораториялық жұмыс

Екі диэлектрлік орталардың шекарасындағы шағылу және сыну заңдарын зерттеу

№ 2 лабораториялық жұмысЕкі диэлектрлік орталардың шекарасындағы толық ішкі шағылу бұрышын анықтау№ 3 лабораториялық жұмыс

Диэлектрлік материалдағы жарықтың дисперсиясын зерттеу

№ 4 лабораториялық жұмысБеттері сфералық жұқа линзаның жұмысын зерттеу№ 5 лабораториялық жұмыс

Жұқа линзаның фокустық қашықтығын анықтау

№ 6 лабораториялық жұмыс

Екі жіңішке саңылаулардан шығатын сәулелердің интерференциясын зерттеу

№ 7 лабораториялық жұмыс

Малюс заңын тексеру

№ 8 лабораториялық жұмысСыну көрсеткіші бірқалыпты өзгеретін ортада рефракция құбылысын сапа жағынан зерттеу № 1 лабораториялық жұмысЕкі диэлектрлік орталардың шекарасындағы шағылу және сыну заңдарын зерттеуЖұмыстың мақсаты: Екі диэлектрлік орталардың шекарасындағы сәулелердің түсу, шағылу және сыну бұрыштарының арасындағы байланысты анықтау.

1. 
   Қысқаша теориялық мәліметтер
   

Геометриялық оптика заңдары жарықтың физикалық табиғаты анықталғаннан әлдеқайда бұрын белгілі болатын.1. Жарықтың түзусызықты таралу заңы: оптикалық тығыздығы біртекті ортада жарық түзусызықты таралады. Бірақ жарық сәулесі өлшемдері жарықтың толқын ұзындығына шамалас болатын кедергілерден өткен кезде жарық түзусызықты таралу заңынан ауытқиды және жарық сәулесі деген ұғымды қолдануға болмайды. Екі мөлдір ортаның шекарасында жарықтың бір бөлігі шағылуы мүмкін және ол шағылғаннан кейін жаңа бағытпен таралады, ал басқа бөлігі шекарадан өтіп екінші ортада таралуы мүмкін. 2. Жарықтың шағылу заңы: түскен және шағылған сәуле және сәуленің түскен нүктесінде екі ортаның шекарасына тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады (түсу жазықтығы).  шағылу бұрышы  түсу бұрышына тең болады.3. Жарықтың сыну заңы: түскен және сынған сәуле және сәуленің түскен нүктесінде екі ортаның шекарасына тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады.  түсу бұрышы синусының  сыну бұрышы синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болады: (1)Сыну заңы Голландия ғалымы В. Снеллиус (1621 ж.) тәжірибе жүзінде тағайындаған.

---

n тұрақты шама екінші ортаның бірінші ортаға қарағандағы салыстырмалы сыну көрсеткіші деп аталады. Екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші олардың абсолют сыну көрсеткіштерінің қатынасына тең:n = n₂ / n₁ (2)1 сур. жарықтың шағылу және сыну заңдары бейнеленген. Абсолют сыну көрсеткіші аз ортаны оптикалық тығыздығы аз орта деп атайды. Шағылған және сынған сәулелердің энергия мөлшері сыну коэффициенті мен түсу бұрышына тәуелді болады. 1 суретШағылу және сыну заңдары:; n₁ sin  n₂ sin .

2. 
   Жұмыстың орындалу реті
   

2.1. Оптикалық орындыққа суретте көрсетілген оптикалық сұлбаны жинаңыздар:2 сурет.Қызыл сәулені қосыңыздар. Лазердің ленталық шоғы жартышардың центріне түсуі және транспортирдің симметрия осінен өтуі қажет.2.2. № 1 кестеден қоршаған ортаның n₁сыну көрсеткіші мен n₂жартышарматериалының сыну көрсеткішін таңдап пультқа беріңіздер. (2) формула бойынша осы материалдар үшін n салыстырмалы сыну көрсеткішті анықтаңыздар. №1 кестеМатериалдың сыну коэффициенті ( 20°С, түсі жасыл сәулелер үшін)

Зат	Сыну коэффициенті
Оптикалық шынылар	1,51 ÷ 1,805
Алмас	2,4195
Корунд (сапфир, рубин, А1203) .	1,768
Күміс хлориді	2,09
Полистирол (15°С)	1,592
Полиметакрилметил (органикалық шыны)	1,491
Мұз (0°С)	1,309
Су	1,33
Ауа	1, 0003

2.3. 0÷90^о аралығында центрге қатысты жартышарды айналдырып, түсу, шағылу, сыну бұрыштарын тіркеп, оларды № 2 кестеге жазыңыздар және жартышардың жазық қырының 7÷8 орналасуы үшін осы бұрыштардың синустарын есептеңіздер.

---

№ 2 кесте

№	Жартышар жазық қыры мен горизонт арасындағы бұрыш	Сәуленің  түсу бұрышы	Sin 	Сәуленің  шағылу бұрышы	Сәуленің  сыну бұрышы	Sin 	Салыстырмалы сыну коэффициенті	Өлшеудің максимал абсолют қателігі
1
2
3
4
5
6
7
8

2.4. Жартышар қырының әр орналасуы үшін (1) формуланы қолданып эксперименттік салыстырмалы n сыну коэффициетін есептеңіздер және оны № 2 кестеге жазыңыздар.2.5. Салыстырмалы сыну көрсеткіштің өлшенген мәнінің оның дәл мәнінен максимал ауытқуын анықтаңыздар.2.6.  түсу бұрышы 0.1 дәлдікпен берілетінін, ал транспортирдің абсолют қателігі бөлік құнының жартысына тең болатынын ескеріп әр өлшеудің салыстырмалы және абсолют қателіктерін есептеңіздер. Алынған нәтижелерді № 2 кестеге жазыңыздар.

---

_{қатынасының салыстырмалы қателігі келесі формуламен есептеледі:}Салыстырмалы сыну көрсеткішін өлшеудің максимал абсолют қателігі:2.7. Түсу және шағылу бұрыштарының арасындағы байланысты сипаттайтын тұжырымдаманы келтіріңіз.Орындалған жұмыс бойынша қорытынды жасаңыз.

3. 
   Бақылау сұрақтары
   

3.1. Материалдың абсолют сыну көрсеткіші дегеніміз не?3.2. Сәуленің түсу және шағылу бұрыштарының арасында қандай қатынас бар?3.3. Жазықпараллель пластинканың сыртындағы және ішіндегі сәулелердің жолын түсіндіріңіз. № 2 лабораториялық жұмысЕкі диэлектрлік орталардың шекарасындағы толық ішкі шағылу бұрышын анықтауЖұмыстың мақсаты: Оптикғалық тығыздығы аз ортаның шекарасынан толдық ішкі шағылу құбылысын зерттеу.1. Қысқаша теориялық мәліметтерТүскен және сынған сәуле және сәуленің түскен нүктесінде екі ортаның шекарасына тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады.  түсу бұрышы синусының  сыну бұрышы синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болады: (1)n тұрақты шама екінші ортаның бірінші ортаға қарағандағы салыстырмалысыну көрсеткіші деп аталады. Ортаның вакуумға қарағандағы сыну көрсеткіші абсолют сыну көрсеткіші деп аталады. Екі ортаның салыстырмалы сыну көрсеткіші олардың абсолют сыну көрсеткіштерінің қатынасына тең:n = n₂ / n₁ (2)Абсолют сыну көрсеткіші аз ортаны оптикалық тығыздығы аз орта деп атайды. Жарық оптикалық тығыздығы көп ортадан оптикалық тығыздығы аз ортаға өткенде n₂ < n₁ (мысалы, шыныдан ауаға) толық ішкі шағылу құбылысын байқауға болады. Басқаша айтқанда сынған сәуленің жоғалып кетуін. Бұл құбылыс түсу бұрышының _ш толық ішкі шағылудың шекті бұрышы деп аталатын бұрыштан асқан кезде байқалады (1 сур.). Түсу бұрышы _ш тең болғанда sin 1, ал sin _шn₂ / n₁ 1. Егер екінші орта ауа болса (n₂  1), онда (1) формуланы келесі түрде жазған қолайлы болады

---

sin α_ш = 1 / n, (3)бұл жерде n = n₁ 1 – бірінші ортаның абсолют сыну көрсеткіші. Органикалық шыны – ауа шекарасы үшін (n = 1,5) шекті бұрыш α_ш = 42^о, су-ауа шекарасы үшін (n = 1,33) - α_ш = 48,7^о.1 сурет.Су-ауа шекарасындағы жарықтың толық ішкі шағылуы; S – нүктелік жарық көзі.Толық ішкі шағылу құбылысы көптеген оптикалық қодырғыларда қолданылады. Практика тұрғысынан ең маңызды және ең қызықты қолдануы болып волокондық жарықжетекшілерін жасау табылады. Жарықжетекшілері оптикалық мөлдір материалдан (шыны, кварц) жасалған майысқан жінішке (бірнеше микрометрден милиметрге дейінгі) жіптер. Жарық жарықжетекшіге енгеннен кейін оның ішкі беттерінен толық ішкі шағылу нәтижесінде үлкен қ ашықтыққа таралуы мүмкін (2 сур.). Оптикалық жарықжетекшілерін жасаусен олардың қолдануымен айналыса-тын ғылыми-техника-лық сала волокондық оптика деп аталады. 2 сурет.Волокондық жарықжетекшісіндегі жарықтың таралуы.2. Жұмыстың орындалу реті2.1. Оптикалық орындыққа 3 суретте көрсетілген оптикалық сұлбаны жинаңыздар:3 сурет.2.2. Жұмыстың ұсынылған терезесінен сыну көрсеткішін анықтау үшін жартышар материалын таңдаңыздар.2.3. 90÷180^о аралығында центрге қатысты жартышарды айналдырып, сынған сәуленің пайда болуына сәйкес болатын екі жақын орналасқан түсу бұрыштарын тіркеп, оларды № 1 кестеге жазыңыздар.№ 1 кесте

№	Жартышар жазық қыры мен горизонт арасындағы бұрыш	Сәуле-нің  түсу бұрышы	Сәуленің  сыну бұрышы	Орташа түсу бұрышы ср= (12)/2	Толық ішкі шағылудың шекті бұрышы	Материал және сыну көрсеткіші
1
2

---