301-04, TEMAT: WYZNACZANIE WSP˙˙CZYNNIKA ZA˙AMANIA ˙WIAT˙A METOD˙ NAJMNIEJSZEGO ODCHYLENIA W PRYZMACIE.


Nr ćw.

201

28.11

1995

Krzysztof Misiewicz

Wydział

Elektryczny

Semestr

III

Grupa nr

wtorkowa

godz.8.00

mgr Ewa Chrzumnicka

Przygotowanie

Wykonanie

Ocena ost.

TEMAT: WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA METODĄ NAJMNIEJSZEGO ODCHYLENIA W PRYZMACIE.

Załamanie światła.

Promień światła napotykając na granicę pomiędzy dwoma ośrodkami tzn.przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego ulega załamaniu (rys.1) . Kąt padania a , to kąt zawarty między prostpadłą do obydwu ośrodków a promieniem padającym P. Kąt załamania b , to kąt zawarty między prostopadłą N a promieniem przepuszczonym Z. Załamanie światła na powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki opisane jest prawem Snella.

Bezwzględny współczynnik załamania - współczynnik załamania różnych ośrodków względem próżni. Dla dowolnych dwóch ośrodków 1 i 2 współczynniki te są wyrażone równaniami

Względny współczynnik załamania ośrodka 2 względem ośrodka 1 jest równy stosunkowi współczynników bezwzględnych

Jeżeli równoległa wiązka światła białego zostanie rzucona na pryzmat , to prócz załamania wiązki wystąpi zjawisko rozszczepienia , czyli dyspersji światła polegające na tym , że wchodzące w skład wiązki promienie o różnej długości fali , a więc o różnych barwach , odchylają się w pryzmacie w różnym stopniu i wychodzą z niego w postaci składowych wiązki pierwotnej , tzn. jako rozdzielone promieniowanie różnych barw. Promieniowanie to padając na ekran , tworzy na nim różnobarwną wstęgę świetlną , zwaną widmem światła białego. Rozszczepienie jest bezpośrednim następstwem faktu , że współczynnik załamania zależy od długości fali .

Dyspersja ośrodka - pochodna współczynnika załamania względem długości fali

Dyspersja kątowa gdzie - kąt odchylenia .

Przyczyną rozszczepienia są niejednakowe prędkości rozchodzenia się fal elektromagnetycznych o różnych długościach w ośrodku dyspersyjnym a tym samym odpowiadające im niejednakowe wartości współczynników załamania . Najsilniej załamują się promienie fioletowe (odpowiada im najmniejsza prędkość rozchodzenia się w szkle) , najsłabiej zaś czerwone ,przy czym różnica odchylenia obydwu tych promieni jest zależna od rodzaju ośrodka . miarą zdolności rozszczepiającej ośrodka jest różnica bezwzględych współczynników załamania promieni fioletowych i czerwonych o długościach fali wynoszących odpowiednio =4860 oraz = 6560 A zwana dyspersją średnią .

Pryzmat.

Prawa Snella możemy zastosować do pryzmatu , gdzie kąty można wyrazić przez inne , dogodne do

pomiaru wielkości .

Promień padający na pryzmat załamuje się dwukrotnie : raz przy wejściu - padając naścianę pryzmatu pod kątem a1 - załamuje się pod kątem b1 do normalnej, a drugi raz przy wyjściu - padając na drugą ścianę pryzmatu pod kątem b2 - załamuje się pod kątem a2 od normalnej , wskutek czego po przejściu przez pryzmat jest odchylony od kierunku pierwotnego o kąt d , który nazywa się kątem odchylenia ,

j kąt łamiący pryzmatu .

j = b1+b2

d = (a1 - b1 )+(a2 - b2)

d = a1+ a2 - (b1+b2)

d = a1 + a2 - j

Dla małych kątów padania a1 , dla których można przyjąć w przybliżeniu równość sinaa , odpowiednio

małe są również kąty b1 , a2 oraz b2 , a więc

a1= nb1 a2=nb2

Otrzymujemy d = (a1 + a2) - j = n (b1 + b2) - j

b1 + b2 = j , więc d = nj-j

stąd d = (n - 1)j

Kąt padania możemy tak dobrać aby promień biegnący wewnątrz pryzmatu był prostopadły do dwusiecznej

kąta łamiącego j . W tej sytuacji bieg promienia jest symetryczny tzn. a1=a2 oraz b1=b2 a kąt odchylenia

- najmniejszy z możliwych dla danego pryzmatu . Biorąc pod uwagę , to że 2b=j możemy przekształcić

równanie d = a1 + a2 - (b1 + b2) ; d = a1+ a2 - j

czyli

Ogólnie biorąc współczynnik załamania jednego ośrodka względem innego zależy od długości fali

co widać na wykresie

Niech promień świetlny biegnący w ośrodku optycznie gęstym pada na powierzchnię odgraniczającą

ten ośrodek od drugiego ośrodka o mniejszej gęstości optycznej. Jeżeli kąt padania q wzrasta ,

dochodzimy do sytuacji , w której promień załamany biegnie równolegle do powierzchni łamiącej ,

czyli kąt załamania równa się 90o . Dla kątów padania większych od tego kąta granicznego qg nie

otrzymamy promienia załamanego , natomiast zajdzie zjawisko zwane całkowitym wewnętrznym odbiciem.

Aby wyznaczyć kąt graniczny w prawie załamania podstawiamy q2 =90o

skąd

Pomiaru kątów dokonujemy za pomocą stolika spektrometrycznego. W celu pomiaru kąta łamiącego

ustawiamy pryzmat na stoliku w ten sposób , żeby dwusieczna kąta łamiącego była w przybliżeniu

rówmoległa do światła padającego na pryzmat .

Jedna część wiązki ulega odbiciu w lewo , natomiast druga jej część na prawo od kierunku pierwotnego biegu.

j=a1+a2 oraz e=2(a1+a2) skąd j=1/2 e.

Kierunki promieni odbitych mierzymy przez naprowadzanie lunetki kolejno na kierunek promienia lewego i prawego oraz odczyt jej położenia na podziałce kątowej spektrometru. Wyrażając kąt e przezodpowiednie położenia lunetki przekształcamy wzór do postaci

Aby obliczyć kąt najmniejszego odchylenia należy ustawić na stoliku pryzmat i znajdujemy w lunetce

promień załamany . Obracając stolikiem obserwujemy jego ruch ,staramy się wykonać taki obrót stolika , aby kąt odchylenia malał . Przy ciągłym obrocie stolika w jedną stronę można zauważyć , że obraz źródła światła przybliża się do pewnej granicznej pozycji , a następnie od niej oddala. To zwrotne położenie obrazu szczeliny odpowiada minimalnemu odchyleniu biegu w promienia . Po dokładnym ustawieniu stolika w położeniu odpowiadającym zmianie kierunku ruchu obrazu szczeliny , naprowadzamy na ten obraz krzyż z nici pajęczych i odczytujemy kąt d1 . Następnie zdejmujemy pryzmat ze stolika i obserwujemy położenie wiązki nie odchylonej d0 . Kąt najmniejszego odchylenia jest różnicą obu położeń

Współczynnik załamania zależy od długości fali świetlnej . Zależność tę można wyznaczyć używając w powyżej opisanej metodzie światło o różnych długościach fal. Kąt najmniejszego odchylenia zależy od długości fali i dlatego należy dokonać pomiarów przy użyciu filtrów barwnych. Dla każdej długości fali znajdujemy wartość współczynnika załamania i następnie wyznaczamy zależność n = (l) , czyli krzywą dyspersji.

Obliczenia.

Obliczanie kąta łamiącego w pryzmacie

Średnia arytmetyczna

Odchylenie standardowe

Czyli kąt łamiący jest równy

Pomiar najmniejszego kąta w pryzmacie.

położenie wiązki nie odchylonej

Dla światła białego

- 188,30 = 26,75

- 188,40 = 26,65

- 189,30 = 25,75

- 188,30 = 26,75

- 188,30 = 26,75

- 188,28 = 26,77

- 188,29 = 26,76

- 188,31 = 26,74

Odchylenie wartości pomiaru od średniej arytmetycznej

- 26,615 = 0,135

- 26,615 = 0,035

- 26,615 = -0,865

- 26,615 = 0,135

- 26,615 = 0,135

- 26,615 = 0,155

- 26,615 = 0,145

- 26,615 = 0,125

Błąd średni kwadratowy

Współczynnik załamania światła

Obliczamy błąd za pomocą różniczki zupełnej

Wspólczynniki załamania światła barwnego.

Filtr 4

Obliczenia:

Kąt najmniejszego odchylenia

- 189,30 =25,75

- 189,04 =26,01

- 189,17 =25,88

- 189,00 =26,05

- 188,10 =26,95

- 189,00 =26,05

- 189,17 =25,88

- 189,07 =25,98

ei= - 0,31875

- 0,05875

- 0,18875

Za pomocą różniczki zupełnej obliczamy bład

Filtr 6

Kąt najmniejszego odchylenia

dmin = 215,05 - 188,30 = 26,75

- 189,02 = 26,03

- 189,03 = 26,02

- 189,12 = 25,93

- 189,02 = 26,03

- 189,03 = 26,02

- 189,01 = 26,04

- 189,01 = 26,04

ei= 0,6425

Obliczanie błędu za pomocą różniczki zupełnej

Filtr 7

Kąt najmniejszego załamania

dmin = 215,05 - 189,00 = 26,05

- 189,00 = 26,05

- 188,40 = 26,65

- 188,23 = 26,82

- 189,00 = 26,05

- 188,25 = 26,80

- 188,45 = 26,60

- 188,50 = 26,55

ei= -0,39625

Obliczamy błąd z różniczki zupełnej

Filtr 8

Kąt najmniejszego odchylenia

dmin = 215,05 - 188,42 = 26,63

- 188,18 = 26,87

- 188,02 = 27,03

- 188,20 = 26,85

- 188,15 = 26,9

- 188,30 = 26,75

- 188,40 = 26,65

- 188,10 = 26,95

ei= -0,19875



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
301 02, TEMAT: WYZNACZANIE WSP˙˙CZYNNIKA ZA˙AMANIA ˙WIAT˙A METOD˙ NAJMNIEJSZEG
301 02, TEMAT: WYZNACZANIE WSP˙˙CZYNNIKA ZA˙AMANIA ˙WIAT˙A METOD˙ NAJMNIEJSZEG
301z, Temat: Wyznaczanie wsp˙˙czynnika za˙amania ˙wiat˙a metod˙
wyznaczanie wsp˘ˆczynnika zaˆamania ˜wiatˆa refraktometrem?bego1a
wyznaczanie wsp˘ˆczynnika zaˆamania ˜wiatˆa refraktometrem?bego1
wyznaczanie wsp˘ˆczynnika zaˆamania ˜wiatˆa refraktometrem?bego
wyznaczanie wsp˘ˆczynnika zaˆamania ˜wiatˆa refraktometrem?bego2
LAB 5, Wyznaczanie wsp˙˙czynnika za˙amania ˙wiat˙a refraktometrem Abbego
Wyznaczanie gęstości, Fizyka- WYZNACZANIE GĘSTOŚCI ZA POMOCĄ PIKNOMETRU, TEMAT : WYZNACZANIE
Wyznaczanie wspó za amania wiat a
F 301.DOC, TEMAT: WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA METODĄ NAJMNIEJS
301 Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą najmniejszego odchylenia w pryzmacie
Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą najmniejszego odchylenia w pryzmacie sprawkox
Współczynnik załamania szkła, Ć 73B moje, Wyznacznie współczynnika załamania szkła metodą kąta najmn
Współczynnik załamania szkła, ĆW 73, WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA METODĄ KĄTA NAJMNIEJS
Współczynnik załamania szkła, ĆW 73, WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA SZKŁA METODĄ KĄTA NAJMNIEJS
Współczynnik załamania szkła, Ć 73BN, Wyznacznie współczynnika załamania szkła metodą kąta najmniejs
Sprawozdanie01 WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA METODĄ NAJMNIEJSZEGO ODCHYLENIA W PRYZM

więcej podobnych podstron