Wydział Fizyki	Środa 8:15-11:00		Nr zespołu 2
		Data: 11.05.2011
1. Wojcieszkiewicz Klaudia 2. Dzięgielewski Przemysław	Ocena z przygotowania:	Ocena ze sprawozdania:	Ocena końcowa:
Prowadzący: R.Siegoczyński		Podpis prowadzącego

Odbicie światła od powierzchni dielektryka

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia był pomiar natężenia światła w zależności od kąta padania dla dwóch polaryzacji - π oraz σ. Na podstawie tych pomiarów należało opracować wykresy zależności załamania R π oraz Rσ od kąta padania światła oraz obliczyć współczynnik załamania n.

Opracowanie wyników:

Niepewność natężenia I liczyliśmy ze wzoru: ΔI=1%*zakres

Niepewność pomiaru kąta padania α przyjęliśmy jako: Δ α=1°=0.0174rad

Współczynnik załamania R obliczyliśmy korzystając ze wzoru:

Niepewność współczynnika załamania R obliczyliśmy z prawa propagacji niepewności:

gdzie:
i

V(x) jest to wzór na niepewność standardową pomiaru wielkości wejściowych (x-dany parametr, Δx-błąd parametru):

1. Polaryzacja π

Tabela z wynikami:

zakres I[mA]	I[mA]	Δ I	α[°]	R	Δ R
0.01	2.2	0.001	86	0.306	0.001
3	7	0.03	81.5	0.972	0.007
3	3.5	0.03	76.5	0.486	0.005
3	3	0.03	71	0.417	0.005
3	3.5	0.03	66.5	0.486	0.005
3	3	0.03	61	0.417	0.005
10	2.6	0.1	51.5	0.361	0.017
10	2.7	0.1	47	0.375	0.017
10	2.6	0.1	40.5	0.361	0.017
10	2.8	0.1	39.5	0.389	0.017
10	2.9	0.1	36	0.403	0.017
10	3	0.1	31	0.417	0.017
10	3.1	0.1	26.5	0.431	0.017
10	3.4	0.1	24	0.472	0.018
10	3.8	0.1	18	0.528	0.018
10	4	0.1	16	0.556	0.018

Io=7.2mA, ΔI=0.1mA

Minimum natężenia jest dla kątów 51.5° oraz 40.5°. Minimum jest to kąt Brewstera. Dla warunków, w których przeprowadzaliśmy doświadczenie powinien wynosić ok. 55°. W związku z tym przyjęliśmy, ze w naszym ćwiczeniu kąt ten jest równy αBr=51.5°.

Korzystając z:

• Prawa Snelliusa:

• Własności kąta Brewstera: β=90°-α

Wyprowadziliśmy zależność między kątem Brewstera a współczynnikiem załamania:

W naszym przypadku: n = tg 51.5° = 1.26

Niepewność współczynnika załamania n obliczyliśmy ze wzoru:

Gdzie:

W naszym przypadku: Δn=0.05

Ostatecznie: n = 1.26 ± 0.05

2. Polaryzacja σ:

Tabela z wynikami:

zakres I[mA]	I[mA]	Δ I	α[°]	R	Δ R
10	4	0.1	86.5	0.909	0.035
10	3.2	0.1	81.5	0.727	0.032
10	3	0.1	76	0.682	0.032
10	2.9	0.1	70.5	0.659	0.031
10	2.9	0.1	65.5	0.659	0.031
10	3	0.1	61.5	0.682	0.032
10	3	0.1	57	0.682	0.032
10	3.1	0.1	51.5	0.705	0.032
10	3	0.1	46.5	0.682	0.032
10	3	0.1	41.5	0.682	0.032
10	3	0.1	36.5	0.682	0.032
10	3	0.1	32	0.682	0.032
10	3.2	0.1	26	0.727	0.032
10	3.2	0.1	21.5	0.727	0.032
10	3.2	0.1	19	0.727	0.032
10	3	0.1	16.5	0.682	0.032

Io= 4.4mA, ΔI=0.1mA

Wykresy:

Na podstawie pomiarów wykonaliśmy dwa wykresy zależności wartości współczynnika załamania światła R od kąta α. Dokonaliśmy też porównania uzyskanych punktów pomiarowych z krzywymi teoretycznymi utworzonymi w oparciu o wzory Fresnela.

Dla światła padającego na granicę rozdzielającą ośrodki pod kątem α=0° współczynniki odbicia Rπ i Rσ są sobie równe i wynoszą:

Rozważyliśmy trzy krzywe teoretyczne dla trzech wartości współczynnika załamania n':

• n' = n + Δn = 1.31

• n' = n = 1.26

• n' = n - Δn = 1.21

Wykres zależności współczynnika załamania od kąta dla polaryzacji π:

Wykres zależności współczynnika załamania od kąta dla polaryzacji σ:

Wnioski:

Punkty naniesione na wykresy w niewielkim stopniu odpowiadają przewidywaniom teoretycznym. Po analizie wyników doszliśmy do wniosku, że pomiar jest nieudany ze względu na źle ustawioną polaryzację na początku doświadczenia. Przy polaryzacji π uzyskujemy minimum dla kąta w przedziale 40⁰ - 51⁰, nie udaje się jednak wyznaczyć go jednoznacznie. Podobnie w czasie eksperymentu nie udało nam się znaleźć kąta Brewstera, a jedynie bardzo mocne osłabienie promienia odbitego. Wykres przy polaryzacji σ znacznie odbiega od przewidywanego i podobnie jak poprzednio jest to skutek źle ustawionej polaryzacji na początku doświadczenia. Również współczynnik załamania n=1,26 jest mniejszy od przewidywanego i oznaczałby, że soczewka wykonana była nie ze szkła ale materiału o gęstości mniejszej niż gęstość wody w warunkach normalnych (n=1,33).

4

gdzie:

n1=1

n2 - szukany współczynnik załamania

α - kąt padania

β - kąt załamania

Gdzie:

α - kąt padania

β - kąt załamania

β = arcsin(sin α/n)

---