Paralēlskaldņa formas stikla akvārijā ieliets šķidrums. Lai noteiktu šķidruma gaismas laušanas koeficientu, pieejamie darba piederumi ir lāzers, akvārijs ar šķidrumu, transportieris, lineāls, zīmulis un balta papīra lapa. Akvārijs ir novietots uz citas baltas papīra lapas (skat. attēlu).

Uzraksti trīs būtiskākos eksperimenta soļus, kas jāveic, lai noteiktu akvārijā ielietā šķidruma gaismas
laušanas koeficientu!

1) _____________________________________________________________________________________________________

2) _____________________________________________________________________________________________________

3) _____________________________________________________________________________________________________

Šķidruma laušanas koeficientu \(n\) nosaka no gaismas laušanas likuma. Vispārīgajā gadījumā gaismas laušanas likuma formula izskatās šādi: \(\frac{\sin{\alpha}}{sin\gamma}=\frac{n_2}{n_1}\), kur \(\alpha\)– krišanas leņķis, \(\gamma\) – laušanas leņķis, \(n_1\) – pirmās vides absolūtais gaismas laušanas koeficients (uzdevumā – gaiss), \(n_2\) – otrās vides absolūtais gaismas  laušanas koeficients (uzdevumā – šķidrums). Ir zināms, ka gaisa absolūtais laušanas koeficients ir aptuveni vienāds ar 1. Apzīmēsim šķidruma absolūto laušanas koeficientu \(n_2\)  ar \(n\). Tad gaismas laušanas likuma formulu pieraksta šādi: \(\frac{\sin\alpha}{\sin\gamma}=n\).

Lai praktiski noteiktu gaismas laušanas koeficientu, jāmēra krišanas leņķis un laušanas leņķis. Lai iegūtu šos leņķus, lāzera staram jākrīt slīpi pret ūdens virsmu (jo stars, kas krīt perpendikulāri virsmai, nemaina savu virzienu, tātad, abu leņķu vērtības būs vienādas ar nulli).

Jāiezīmē perpendikuls pret virsmu krišanas punktā, jāizmēra krišanas leņķis (starp krītošo staru un perpendikulu) un laušanas leņķis (starp perpendikulu un lauzto staru). 

Jāaprēķina gaismas laušanas koeficients, izmantojot gaismas laušanas likumu: \(n = {Sin\alpha\over Sin\gamma}\)

Atbilde:

1) Virza lāzera staru akvārija šķidrumā slīpi pret šķidruma virsmu.
2) Iezīmē perpendikulu stara laušanas punktā un izmēra krišanas un laušanas leņķus.
3) Aprēķina šķidruma gaismas laušanas koeficientu, izmantojot gaismas laušanas likuma formulu.

Uzdevuma izpilde eksāmenā - 26%

Vērtēšanas kritēriji

Skaidro, kā var noteikt gaismas laušanas koeficientu, izmantojot gaismas laušanas likuma formulu – 1 punkts.

Skaidro, kā jālaiž lāzera stars, lai varētu iegūt lāzera stara laušanu šķidrumā –1 punkts

Iezīmē perpendikulu, krītošo staru, lauzto staru (vai arī skaidro, kādas konstrukcijas jāveic krišanas leņķa un laušanas leņķa mērīšanai) – 1 punkts

Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri

1. piemērs: visi soļi ir aprakstīti korekti, risinājums novērtēts ar 3 punktiem

2. piemērs: visi soļi ir aprakstīti korekti, risinājums novērtēts ar 3 punktiem

3. piemērs: risinājums ir novērtēts ar 2 punktiem, jo nav norādīts, kādi leņķi ir jāmēra. 

4. piemērs: eksperimenta soļi ir uzrakstīti pārāk vispārīgi, piešķirts 1 punkts par izpratni, ka jāmēra krišanas un laušanas leņķi. 

5. piemērs: pēc dotā apraksta nav iespējams noteikt laušanas koeficientu, piešķirts 1 punkts par izpratni, ka jāmēra krišanas un laušanas leņķi. 

6. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu - par skaidrojumu, kā var noteikt gaismas laušanas koeficientu, izmantojot gaismas laušanas likumu.

7. piemērs: skolēns nedemonstrē izpratni par to, ka, ja stars krīt perpendikulari virsmai, tas nelūst un abi leņķi būs vienādi ar nulli. No risinājuma nevar saprast, kādi leņķi ir jāmēra. Risinājums ir novērtēts ar 1 punktu, kas tiek pieškirts par gaismas laušanas likuma formulu. 

8. piemērs: pēc dotā apraksta nav iespējams noteikt laušanas koeficientu, risinājums novērtēts ar 0 punktiem

9. piemērs: pēc dotā apraksta nav iespējams noteikt laušanas koeficientu, risinājums novērtēts ar 0 punktiem