Опыты по преломлению света. Опыт Тиссандье

Замечание. Все опыты, связанные с преломлением света, разделены на две группы: 1) опыты качественного характера без каких либо измерений, опыты, сопровождаемые измерениями. Во вторую же группу отнесены лабораторные работы, как требующие производства измерений. Само собой разумеется, что большинство приборов и установок предназначенных для измерений и описанных только во второй группе, вполне могут быть использованы для качественных демонстраций.

Преломленными лучами обычно называют ту часть световых лучей, которая, пройдя через поверхность тела, или идет внутри него, или выходит из тела, пройдя сквозь него. Если поверхность тела ровная (зеркальная), то происходит правильное преломление (направление преломленного луча зависит от угла падения). Тело является прозрачным, если сквозь него видно (можно читать печать). Если поверхность тела шероховатая (как у матового стекла), то происходит рассеянное преломление, и тело называют просвечивающим: через него свет проходит, но видеть (читать) нельзя.

Кажущийся излом предмета, погруженного в воду. 1) Стакан с водой. 2) Карандаш.

Карандаш ставят в стакан с водой так, что часть карандаша выдается из воды. Если смотреть сверху, карандаш кажется сломанным на уровне воды (рис. 284).

Рис. 284. Кажущийся излом предмета в воде

Кажущаяся глубина водоема. 1) Тазик (эмалированный). 2) Плоский предмет (монета, шайба).

Берут сосуд (с непрозрачными стенками) и кладут на его дно какой-нибудь плоский, хорошо заметный предмет (например монету, металлическую шайбу, фарфоровый ролик и т. п.). Сосуд по отношению к учащимся (сразу всему классу опыт невиден) ставят так, чтобы предмет не был виден, будучи загорожен от наблюдателей краями стенок; необходимо только, чтобы предмет лежал лишь немного ниже луча зрения, идущего вдоль края стенок (рис. 285), Если в сосуд налить воды, то наблюдатели увидят предмет, так как вследствие преломления он будет казаться лежащим выше своего положения.

Рис. 285. Кажущееся поднятие предмета в воде

Сосуд будет казаться менее глубоким, подобно пруду и реке, которые кажутся более мелкими, чем в действительности. Кажущаяся глубина составляет примерно три четверти натуральной.

Опыт Тиссандье. 1) Стакан с водой. 2) Источник света. 3) Щель. 4) Экран.

Берут стеклянный сосуд с ровным дном. Если подходящего стакана не найдется, всего лучше взять небольшую кристаллизационную чашку. В нее надо налить воды до половины. Держа чашку в наклонном положении (рис. 286), надо направить на поверхность воды наклонный луч света в виде полоски, пропущенной через щель.

Рис. 286. Опыт Тиссандье

В качестве источника можно взять электролампу с однонитным волоском (рис. 165). Если применяют проекционный фонарь, то щель помещают у самого фонаря, а луч направляют наклонно на поверхность воды при помощи плоского зеркала. Надо взять щель такой длины или две щели рядом, чтобы свет проходил как помимо воды, так и через воду в сосуде. Тогда путь второго луча окажется ломаным, и на экране след этого луча будет сдвинут по сравнению с первым.

Зависимость преломления от угла падения. 1) Склянка с параллельными стенками. 2) Источник света. 3) Вода.

Для опыта нужен сосуд с плоско параллельными стенками, но достаточно широкий. Годится аптекарская склянка с плоскими стенками, лишь бы стекло было более или менее ровное. Весьма удобен сосуд от опыта Плато. Одну стенку склянки заклеивают черной бумагой со щелью (b = 5 мм) посередине во всю длину стенки. В склянку наливают воды до половины и освещают со стороны заклеенной стенки (рис. 287).

Рис. 287. Опыт со склянкой

Пока лучи света перпендикулярны к заклеенной стенке, следы лучей на противоположной стенке образуют одну общую полоску, хотя верхняя часть лучей идет через воздух, нижняя— через воду (рис. 287, I). Поворачивая склянку так, чтобы лучи падали наклонно к стенке, увидим, что нижняя часть лучей пошла по ломаному пути, и ее след сдвинулся в сторону (рис. 287, II); сдвиг будет тем больше, чем наклоннее падают лучи.