Pracownia Zakładu Fizyki PL

Nazwisko i imię Andrzej Małecki							Wydział WT Grupa 3.2
Data wyk. Ćwicz: 12.11.'97		Numer ćwicz: 1.1		Temat ćwiczenia Wyznaczanie współczynnika załamania światła z pomiarów kąta załamania oraz kąta granicznego.
Zaliczenie		Ocena		Data	Podpis

1. Wstęp teoretyczny.

Prawo odbicia i załamania światła zostały doświadczalnie ustanowione na podstawie poglądów o prostoliniowości rozchodzenia się promieni świetlnych, na długo przed stworzeniem teorii ruchu falowego oraz teorii zjawisk elektromagnetycznych.

Poniższy rysunek ilustruje zjawisko odbicia i załamania promienia świetlnego na granicy ośrodków I i II

SO jest promieniem padającym, SO₁ - promieniem odbitym, zaś OP - promieniem załamanym. Punkt O nazywamy punktem padania. Prostą NN₁, prostopadłą do powierzchni rozgraniczającej wystawioną w punkcie O, nazywamy normalną padania. Kąt SON=α nazywa się kątem padania., kąt NOS₁=α' kątem odbicia a kąt NOP=β - kątem załamania. Prawo odbicia i załamania brzmi następująco:

- promień padający, odbity i załamany oraz normalna padania leżą w tej samej płaszczyźnie,

- kąt odbicia jest równy kątowi padania ,

- stosunek sinusów kąta padania i załamania promienia świetlnego jest wielkością stałą dla danych dwu ośrodków dla danej długości fali i nazywamy go współczynnikiem załamania ośrodka II względem I. Dość często wykorzystuje się również pojęcie bezwzględnego współczynnika załamania. Jest to współczynnik załamania danego ośrodka względem próżni. Oznaczamy go literą „n” i jest on praktycznie wyznaczany względem powietrza, ponieważ różnica prędkości światła w próżni i powietrzu jest znikomo mała.

2. Przebieg ćwiczenia.

W celu wyznaczenia współczynnika załamania ustawiamy płaską kuwetę napełnioną badaną cieczą centralnie na tarczy z podziałką kątową, tak aby płaska ściana boczna kuwety pokrywała się ze średnicą tarczy. Po ustawieniu kuwety rzucamy na jej płaską ścianę, w punkcie centralnym tarczy wąski strumień światła z lampki mikroskopowej i mierzymy kąt padania oraz kąt załamania. Pomiary przeprowadzamy dla dziesięciu różnych kątów α. Następnie oświetlając kuwetę od strony wypukłej, znajdujemy kąt graniczny.

3. Opracowanie wyników pomiarów.

Tabela pomiarów i obliczeń współczynnika załamania.

Nr próbki	Lp	α[°]	β[°]	n	γ[°]	n obl. z γ
1	1	8	6	1,331437
	2	16	11	1,444572
	3	24	16	1,475622
	4	32	22	1,414602
	5	40	26	1,466309
	6	48	31	1,442893	43	1,46	1,438
	7	56	35	1,445383
	8	64	38	1,459884
	9	72	40	1,479581
	10	80	42	1,471772
2	1	8	6	1,331437
	2	16	11	1,444572
	3	24	16	1,475622
	4	32	21	1,478702
	5	40	25	1,520965	42	1,49	1,473
	6	48	30	1,486294
	7	56	33	1,522178
	8	64	37	1,493472
	9	72	39	1,511244
	10	80	41	1,501096

4.Rachunek błędu.

Metoda różniczkowa:

Δα=1°=0,017rd

Δβ=1°=0,017rd

Δn _{dla 6 pom}=0,062

Metoda statystyczna

odchylenie standartowe wartości średniej: =0,041 dla pierwszej próbki

5. Wnioski.

Wyniki pomiarów współczynnika załamania światła dowodzą, że badane próbki substancji posiadają większą gęstość optyczną od powietrza i światło po przejściu przez nie uległo załamaniu. Oczywiście prędkość światła w badanych ośrodkach jest mniejsza niż w powietrzu. Błędy pomiarowe wynikają z niedokładnego odczytu kątów, rozproszenia światła oraz niedokładnej budowy kuwety. Aby otrzymać większą dokładność pomiarów należało by użyć do badań światła monochromatycznego o bardzo spójnej wiązce - najlepiej promień lasera.

---