Университет XXI века: научное измерение

Физика, математика, информатика 187 А. И. Грибков Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ С ПОМОЩЬЮ БЫТОВОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ ЛАЗЕРНОЙ РУЛЕТКИ Аннотация. В работе описан эксперимент по определению показателя преломления воды с использованием бытового лазерного дальномера, основанный на зависимости скорости света от вещества. Опыт доступен для повторения в домашних условиях. Ключевые слова: лазерный дальномер, показатель преломления, скорость света, экспе- римент. Действие технических новинок, ставших в наше время доступными в быту, основано на физических законах, и их можно использовать для лабораторных и домашних экспериментов по физике. В то же время важны различные подходы к организации экспериментальной работы при изучении физики [1]. Бытовой лазерный дальномер, или, как его ещё называют, лазерная рулетка, – доступное, распространённое и недорогое устройство. Его работа связана с фун- даментальной величиной – скоростью света [2]. Расстояние определяется, изме- ряя время прохождения луча света от излучателя до предмета, от которого этот луч отразился, по формуле 2 c t l ∆= , где c – скорость света в вакууме (воздухе), Δt – промежуток времени, в течение которого луч вернётся в дальномер. Точ- ность измерения доступных дальномеров составляет около 2 мм, что для рассто- яний в несколько десятков сантиметров даёт относительную погрешность при- мерно 1%, что весьма неплохо. Если луч пропускать через другую среду, например, жидкость, показания дальномера при том же расстоянии изменятся, т. к. скорость света зависит от по- казателя преломления среды, в которой свет распространяется, c v n = , где n – абсолютный показатель преломления среды. Таким образом, 2 1 l n l = , где l 1 – измеренное расстояние в воздухе, l 2 – измеренное расстояние в жидкости. Для выполнения эксперимента необходима широкая ёмкость с плоскими, параллельными, прозрачными, максимально тонкими стенками. Чем шире ём- кость и тоньше стенки, тем точнее результат. На рис. 1 показан первый этап из- мерений. На одну стенку наклеиваем непрозрачный, например, малярный скотч. Дальномер располагаем напротив. Чтобы лазерный луч проходил выше дна ём- кости, под дальномер используем подставку (ту же катушку со скотчем). Прово- дим и записываем измерения ширины ёмкости l 1 =161 мм.