Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię: Puławski Tomasz
|
Symbol grupy: ED.3.5 |
|||||
Data wyk. Ćwiczenia: 97.01.15 |
Symbol ćwiczenia:
1.2 |
Temat zadania: Pomiar współczynnika załamania światła przy pomocy mikroskopu.
|
||||
|
Zaliczenie:
|
Ocena: |
Data: |
Podpis |
|
|
Podstawy teoretyczne:
Zjawisko załamania światła wywołuje pewne złudzenia optyczne przy oglądaniu przedmiotów wtedy, gdy przedmiot i obserwator znajdują się w dwu oddzielnych ośrodkach, o różnych współczynnikach załamania. Rozpatrzmy obraz jaki widzi obserwator oglądający dno płytki o grubości d umieszczonej w powietrzu.
Aby znaleźć obraz punktu O, wystarczy określić bieg dwu promieni wychodzących z tego samego punktu pod pewnym kątem. Promień 1 , biegnący prostopadle do płytki, nie ulega załamaniu i po wyjściu z niej pozostaje prostopadły do jej powierzchni. Promień 2 , który pada na dolną powierzchnię płytki pod kątem a ulega załamaniu pod kątem b . W punkcie O1 , w którym przecinają się promień 1 z przedłużeniem promienia 2 , powstaje pozorny obraz punktu O. Tak więc obserwator patrząc z góry ( z powietrza ) bedzie widział dolną powierzchnię płytki na głębokości h < d. Z konstrukcji geometrycznej przedstawionej na rysunku wynikają następujące zależności oraz . Po podzieleniu ich stronami przez siebie otrzymamy . Dla małych kątów padania i załamania ( a takie tutaj występują ), spełnione będzie następujące przybliżenie:
Jeżeli płytka jest oglądana z powietrza, wówczas z dobrym przybliżeniem możemy przyjąć, że n jest bezwzględnym współczynnikiem załamania materiału płytki.
Grubość pozorną płytki wyznaczamy przy pomocy mikroskopu, zaznaczając na obu powierzchniach płytki dwie kropki częściowo pokrywające się. Płytkę umieszczamy na stoliku mikroskopu, po czym opuszczamy tubus kręcąc śrubą mikrometryczną. Ustawiamy mikroskop na dobre widzenie dolnej plamki i odczytujemy położenie śruby mikrometrycznej. Po wykonaniu tych czynności, podnosimy tubus mikroskopu przy pomocy śruby mikrometrycznej, aż do uzyskania ostrego obrazu górnej plamki. Liczymy przy tym całkowite obrotu śruby i odczytujemy jej położenie końcowe. Znając skok śruby ( 0,1 mm ) oraz wartość jednej działki ( 0,1 mm/ ilość działek ), obliczmy przesunięcie tubusu, które jest równe pozornej grubości płytki h. Grubość rzeczywistą płytki mierzymy przy pomocy śruby mikrometrycznej.
2. Pomiary:
Tabela pomiarowa:
Numer |
Lp. |
Położenie |
Ilość |
Położenie |
h |
hśr |
d |
nśr |
próbki |
|
początk |
obrotów |
końcowe |
[ mm ] |
[ mm ] |
[ mm ] |
- |
|
1 |
0 |
20 |
0 |
2 |
|
|
|
1 |
2 |
0 |
19 |
18 |
1,936 |
|
|
|
|
3 |
0 |
21 |
22 |
2,144 |
|
|
|
p |
4 |
0 |
19 |
27 |
1,954 |
|
|
|
i |
5 |
0 |
20 |
13 |
2,026 |
2,035 |
2,82 |
1,386 |
s |
6 |
0 |
20 |
33 |
2,066 |
|
|
|
a |
7 |
0 |
21 |
15 |
2,13 |
|
|
|
n |
8 |
0 |
19 |
42 |
1,984 |
|
|
|
a |
9 |
0 |
20 |
3 |
2,06 |
|
|
|
|
10 |
0 |
20 |
25 |
2,05 |
|
|
|
|
1 |
0 |
13 |
0 |
1,3 |
|
|
|
1 |
2 |
0 |
12 |
30 |
1,26 |
|
|
|
|
3 |
0 |
12 |
32 |
1,264 |
|
|
|
d |
4 |
0 |
12 |
40 |
1,28 |
|
|
|
r |
5 |
0 |
13 |
0 |
1,3 |
1,294 |
1,55 |
1,198 |
a |
6 |
0 |
13 |
19 |
1,338 |
|
|
|
p |
7 |
0 |
13 |
5 |
1,31 |
|
|
|
a |
8 |
0 |
12 |
45 |
1,29 |
|
|
|
n |
9 |
0 |
12 |
40 |
1,28 |
|
|
|
a |
10 |
0 |
13 |
10 |
1,32 |
|
|
|
Obliczanie błędu:
Błąd pomiaru obliczamy metodą różniczkowania:
Wnioski:
Pomiar współczynnika załamania materiału przy pomocy mikroskopu nie nastręcza problemów. Metoda jest łatwa i skuteczna, otrzymywane wyniki można uznać za dość dokładne choć zauważyć można, że ich dokładność rośnie wraz z wielkością badanego współczynnika co wynika z końcowej postaci wzoru na Dn gdzie widzimy odwrotną zależność pomiędzy błędem pomiaru, a grubością badanej płytki zarówno rzeczywistą jak i pozorną.
1