WMS	Aleksandra Klusek Krzysztof Uzar Stanisław Stachura		Rok III		Grupa IV		Zespół 8
Pracownia fizyczna	Temat: Współczynnik załamania światła dla ciał stałych						Ćwiczenie nr 51
Data wyk. 12.10.2000	Data oddania	Zwrot do pop.		Data oddania		Data zal.		Ocena

Cel ćwiczenia:

Wyznaczenie współczynnika załamania światła dla ciał stałych metodą mikroskopu.

Wprowadzenie:

Gdy wiązka światła przechodzi przez dwa ośrodki o różnych własnościach optycznych, to na powierzchni granicznej częściowo zostaje odbita a częściowo przechodzi do drugiego środowiska, ulegając załamaniu (refrakcji). Prawo załamania ma postać :

,

gdzie
jest kątem padania,
jest kątem załamania, natomiast
jest stałą, zwaną współczynnikiem załamania ośrodka 2 względem ośrodka 1. Współczynnik ten zależy od długości fali światła padającego. Z tego względu załamanie może być wykorzystane do rozłożenia wiązki światła na składowe o różnych długościach fali (barwach). Dla małych kątów
i
prawo załamania możemy wyrazić jako :

Ponadto współczynnik n możemy wyrazić jako stosunek prędkości światła w każdym z ośrodków :

.

W skutek załamania światła odległości przedmiotów umieszczonych w środowisku optycznie gęstszym obserwowane z powietrza wydają się mniejsze.

Szyba sprawia wrażenie cieńszej, niż jest w rzeczywistości, przedmioty w wodzie wydają się bliższe powierzchni itd.

Celem tego ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika załamania światła dla ciał stałych metodą mikroskopu, jak również zależności współczynnika załamania światła od długości fali. Tak więc aby obliczyć współczynnik załamania światła płytki musimy zmierzyć grubość rzeczywistą płytki śrubą mikrometryczną. Natomiast grubość pozorną wyznaczamy przy pomocy mikroskopu mierząc przesunięcie tubusa mikroskopu między położeniami ostrego widzenia kresek umieszczonych na obu powierzchniach płytki.

Przyrządy:

Śruba mikrometryczna, mikroskop optyczny, płytki (szklane, pleksiglasowe ), filtry optyczne.

Mikrometr umożliwia pomiar z dokładnością 0.01mm, a mikroskop z dokładnością 0.01mm.

Tabele pomiarów

Pomiary dla płytki szklanej.

d	h	n	błąd bezwzględny		Błąd względny:
210	139	1,505	0,039994		0,026574
198	130	1,517	0,019723		0,013001
94	61	1,532	0,027995		0,018273

Średni współczynnik załamania: 1,518.

średni błąd bezwzględny : * 0,029

średni błąd względny : 1,928%

Pomiary dla płytki z pleksiglasu.

d	h	n	Błąd bezwzględny		błąd względny
386	257	1,5	0,007885		0,005256
224	149	1,502	0,011815		0,007866
591	389	1,517	0,006494		0,004281

Średni współczynnik załamania: 1,506.

średni błąd bezwzględny : * 0,009

średni błąd względny : 0,580%.

Powyższe błędy liczyliśmy w następujący sposób :

• bezwzględny Δn ze wzoru :
  

• względny δ ze wzoru :
  .

Aby sprawdzić czy współczynnik załamania zależy od długości fali zmierzyliśmy grubość pozorną płytki szklanej dla światła monochromatycznego (barwy niebieskiej, czerwonej i żółtej) o różnych długościach fali.

długość fali [ m]		h	d	n
0,63		141	210	1,489
0,48		136	210	1,544
0,52		137	210	1,533

Poniższy wykres przedstawia zależność współczynnika załamania światła n od długości fali λ .

Wnioski:

Nie można w sposób wiarygodny uzyskać zależności n(), można ją tylko przybliżyć krzywą wyrażającą się równaniem o małej ilości wyrazów. Wynika to także z istnienia błędów pomiarowych, które dla zależności n() są porównywalne za zmianą  . Aby ta zależność była bardziej wiarygodna w danym zakresie, należałoby przeprowadzić większą ilość pomiarów, jak również zastosować bardziej dokładną metodę pomiarową.

Błędy pomiarowe powstające przy wyznaczaniu współczynnika załamania zależą odwrotnie proporcjonalnie od grubości badanej płytki; im płytka jest cieńsza, tym błędy większe.

1

2

---