Съдържание

ВсОШ 2013, Заключителен етап, 9–11 клас — Задача 2 (9 кл.). 9 класс — Оптическая плотность

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от ВсОШ 2013

XLVII Всероссийская олимпиада школьников по физике — Экспериментальный тур

Издание и авторы

Методическая комиссия по физике при центральном оргкомитете Всероссийских олимпиад школьников. Методическое пособие. Владивосток, 2013 г.

Комплект задач подготовлен методической комиссией по физике при центральном оргкомитете Всероссийских олимпиад школьников. Телефоны: (495) 408-80-77, 408-86-95. E-mail: physolymp@gmail.com

Класс	Задача 1	Задача 2
9	Майер В.	Замятнин М.
10	Фольклор	Костарев В.
11	Гуденко А.	Костарев В.

Общая редакция — Козел С., Слободянин В.

Оформление и вёрстка — Ерофеев И., Паринов Д., Цыбров Ф.

При подготовке оригинал-макета использовалась издательская система LaTeX 2ε. © Авторский коллектив. Подписано в печать 18 апреля 2013 г. в 14:12.

141700, Московская область, г. Долгопрудный, Московский физико-технический институт.

Условие

Проверьте справедливость предположения, что отношение плотностей двух жидкостей равно отношению их показателей преломления, то есть:

\frac{\rho_1}{\rho_2}=\frac{n_1}{n_2}.

Указание. При прохождении света из среды (1) в среду (2) через плоскую границу раздела этих сред (рис. 2) справедлив закон Снелла:

n_1\sin\alpha_1=n_2\sin\alpha_2,

где $\alpha_1$ — угол падения, $\alpha_2$ — угол преломления.

ВНИМАНИЕ. Будьте осторожны с лазером! Избегайте попадания лазерных лучей в глаза!

Примечание. Влиянием стенок кюветы можно пренебречь.

Исключите смешивание жидкостей из различных кювет, так как это может привести к фатальному искажению результатов эксперимента!

Ресурс работы лазера ограничен $1{,}0\div1{,}5$ минутами!!!

Оборудование. Две тонкостенные кюветы с прозрачными жидкостями, два пластиковых стаканчика, шарик тонущий в воде, нить, электронные весы, салфетки, лазерная указка и подставка для неё, лист бумаги А3 для построений (сдаётся по окончании работы), линейка.

Решение

Для определения отношения плотностей жидкостей воспользуемся методом гидростатического взвешивания. Поместим стаканчик с первой жидкостью на весы. Для повышения точности обнулим их показания (кнопка «tare»). Полностью погрузим в жидкость шарик на ниточке, не касаясь им дна и стенок стакана. В соответствии с уравнениями статики и третьим законом Ньютона, весы покажут массу жидкости в объёме шарика $m_1=V\rho_1$ . Повторим процедуру со второй жидкостью, предварительно высушив шарик салфеткой, получим $m_2=V\rho_2$ . Отношение плотностей жидкостей равно отношению масс.

Для определения отношения показателей преломления проведём на листе бумаги серединные линии, и построим окружность достаточно большого радиуса. Установим на лист кювету и лазер (рис. 7).

Для такого хода луча $x/y=n$ , где $n$ — показатель преломления жидкости в кювете. При постоянном $x$ проводим измерения для первой и второй жидкости, получаем результаты $y_1$ и $y_2$ соответственно. Тогда отношение показателей преломления $n_1/n_2=y_2/y_1$ .

По результатам измерений отношение плотностей равно $\rho_1/\rho_2=1{,}25\pm0{,}03$ , в то время как отношение показателей преломления $n_1/n_2=1{,}08\pm0{,}05$ , с учётом погрешностей измерений можно сделать однозначный вывод, что гипотеза не верна!

Оригинал в Архива: finalE13.pdf