Eksperimen: Menentukan indeks biasan kaca menggunakan dalam nyata dan dalam ketara

Tujuan

Menentukan indeks biasan kaca dengan membandingkan dalam nyata dan dalam ketara bagi satu tanda yang dilihat melalui blok kaca.

Pemboleh ubah

• Dimanipulasi: Dalam nyata tanda, H (menggunakan blok kaca dengan ketebalan berbeza)
• Bergerak balas: Dalam ketara tanda, h
• Dimalarkan: Jenis kaca yang sama dan kaedah pemerhatian yang sama

Radas & bahan

• Blok kaca dengan beberapa ketebalan
• Mikroskop bergerak
• Tanda atau pin di atas kertas
• Serbuk likopodium
• Pembaris

Prosedur

1. Buat satu tanda yang jelas di atas kertas dan letakkan pada pentas mikroskop; fokuskan mikroskop pada tanda dan rekod bacaan (bawah).
2. Letakkan blok kaca di atas tanda; fokuskan pada imej tanda yang dilihat melalui kaca dan rekod bacaan (imej).
3. Taburkan sedikit serbuk likopodium di atas blok; fokuskan pada serbuk dan rekod bacaan (atas).
4. Cari dalam nyata H = atas − bawah dan dalam ketara h = atas − imej.
5. Ulang dengan blok kaca yang berbeza ketebalan.
6. Rekod H dan h bagi setiap blok.

Menjadualkan keputusan

Rekod dalam nyata H dan dalam ketara h dalam cm (atau mm) bagi setiap blok. Anda boleh menambah lajur nisbah H / h.

Graf

Plot dalam nyata H (paksi-y) melawan dalam ketara h (paksi-x). Garis lurus melalui asalan menunjukkan H berkadar terus dengan h; kecerunan ialah indeks biasan.

Analisis

Indeks biasan ialah n = dalam nyata / dalam ketara = H / h. Kecerunan graf H melawan h memberikan indeks biasan kaca.

Cahaya dan Optik · Kemahiran graf

Contoh keputusan dan maksudnya

Ini bacaan contoh bagi dalam nyata H dan dalam ketara h suatu tanda yang dilihat melalui blok kaca yang semakin tebal, setiap satu diukur dengan mikroskop bergerak.

• H = 3.0 cm, h = 2.0 cm, H/h = 1.50
• H = 4.5 cm, h = 3.0 cm, H/h = 1.50
• H = 6.0 cm, h = 4.0 cm, H/h = 1.50
• H = 7.5 cm, h = 5.0 cm, H/h = 1.50
• H = 9.0 cm, h = 6.0 cm, H/h = 1.50

Dalam ketara sentiasa kurang daripada dalam nyata, jadi tanda di bawah kaca kelihatan lebih dekat ke permukaan atas daripada kedudukan sebenarnya. Ini berlaku kerana cahaya dari tanda membengkok menjauhi normal apabila keluar dari kaca, jadi tanda kelihatan terangkat.

Mengira H ÷ h bagi setiap blok yang lebih tebal memberi nilai yang sama, hampir 1.50, sepanjang. Nisbah tetap itulah mesej eksperimen: itulah indeks biasan kaca, dan ia tidak bergantung pada ketebalan blok.

Membaca graf dan mencari jawapan

Plot dalam nyata H pada paksi-y melawan dalam ketara h pada paksi-x. Titik-titik terletak pada garis lurus yang melalui asalan, menunjukkan H berkadar terus dengan h.

Ambil segi tiga besar pada garis penyuaian terbaik menggunakan dua titik yang jauh terpisah, contohnya (2.0 cm, 3.0 cm) dan (6.0 cm, 9.0 cm):

• kecerunan = (9.0 − 3.0) cm ÷ (6.0 − 2.0) cm = 6.0 cm ÷ 4.0 cm = 1.50

Kecerunan tiada unit kerana ia nisbah dua panjang, dan ia bersamaan indeks biasan n kaca. Maka n = 1.50.

Baca kedua-dua koordinat dari garis yang dilukis, bukan dari titik mentah, kerana garis telah disuaikan kepada semua data. Kertas SPM Fizik 4531 tidak memberi helaian rumus, jadi ingat n = dalam nyata / dalam ketara sendiri.

Pilih skala paksi yang menyebarkan titik yang diplot melebihi separuh grid, dan lukis garis penyuaian terbaik supaya titik seimbang di kedua-dua belahnya. Jika satu titik jelas tersasar dari garis, anggap ia bacaan terpencil, bulatkannya, dan tinggalkannya semasa melukis garis dan mengambil kecerunan.

Markah yang dicari pemeriksa

Langkah berjaga-jaga yang mengekalkan ketepatan dalam:

• Fokuskan mikroskop bergerak dengan berhati-hati dan ambil setiap bacaan pada tetapan yang sama untuk mengelakkan paralaks.
• Kekalkan mikroskop tegak supaya ketiga-tiga bacaan terletak pada satu garis.
• Guna tanda halus dan hanya lapisan nipis serbuk likopodium untuk fokus yang tajam.
• Elakkan menyentuh meja semasa membaca supaya mikroskop tidak beralih.

Bagi kemahiran proses sains Kertas 3, pemeriksa memberi markah untuk: menamakan pemboleh ubah dimanipulasi (dalam nyata H, dengan mengubah ketebalan blok), bergerak balas (dalam ketara h) dan dimalarkan (jenis kaca yang sama); menjadualkan H dan h dengan unit dan perpuluhan konsisten; memplot sekurang-kurangnya lima titik dengan paksi berlabel dan garis penyuaian terbaik melalui asalan; dan mencari kecerunan dengan segi tiga besar. Nyatakan bahawa H berkadar dengan h dan petik indeks biasan sebagai kesimpulan.

Ulang setiap bacaan dan ambil purata untuk mengurangkan ralat rawak, dan nyatakan jawapan akhir pada bilangan angka bererti yang munasabah dengan unit yang betul. Dalam perbincangan, namakan satu punca ralat berserta penambahbaikan yang sepadan, dan catat bahawa mana-mana titik tersasar diabaikan supaya kesimpulan bersandar pada data yang konsisten.

Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)