1

UNIWERSYTET ŚLĄSKI W KETOWICECH

I PRACOWNIA FIZYCZNA

Ć W I C Z E N I E 73

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA

ZAŁAMANIA ŚWIATŁA

METODĄ KĄTA NAJMNIEJSZEGO ODCHYLENIA

CEL ĆWICZENIA

Wyznaczanie współczynnika załamania światła w pryzmacie, dla różnych długości fal, metodą
pomiaru kąta najmniejszego odchylenia.

WYMAGANIA DO KOLOKWIUM

1.Względny i bezwzględny współczynnik załamania światła - definicje.
2.Zjawisko odbicia i załamania światła na granicy dwóch ośrodków.
3.Dyspersja światła.
4.Bieg promieni świetlnych przez pryzmat i znajomość odpowiednich zależności związanych z
tym zjawiskiem.

POMOCE POTRZEBNE DO WYKONANIA ĆWICZENIA

1.Goniometr ze szczeliną.
2.Szklany pryzmat.
3.Źródło światła – lampa rtęciowa.

Pamiętaj:

goniometr

( rys.A )

jest bardzo precyzyjnym i czułym przyrządem pomiarowym. Wszelkie

manipulacje należy wykonywać delikatnie z wykorzystaniem małych sił.

Do odczytu wartości mierzonych kątów służy okular podziałki kątowej (

6

) W jego polu widzenia znajdują

się dwie skale: główna i boczna. Na skali głównej najmniejsza odległość pomiędzy dwoma bisektorami

(│

│

│

│

) wynosi 10

minut. Podziałka boczna z lewej strony służy do odczytu pojedynczych minut,

2

a z prawej strony do odczytu sekund ( najmniejsza działka 2 sekundy ). Aby dokonać pomiaru wartości

mierzonego kąta należy przy pomocy pokrętła (

7

) ustawić pionową rysę na środku bisektora ( │

│

) ,

a następnie odczytać wartości z obydwu podziałek.

UWAGA: nie wolno dotykać pryzmatu. Obrotu stolika z pryzmatem dokonujemy poprzez obrót

pierścienia ( 5 ).

3

2

6

1

5

4

9

9

7

8

Rys. A. Goniometr: 1) Kolimator.

2)

Luneta.

3)

Pryzmat zamocowany na stoliku.

4)

Pokrętło do regulacji szerokości szczeliny.

5)

Pierścień do obracania stolikiem pryzmatu.

6)

Okular podziałki kątowej.

7)

Pokrętło podziałki bocznej.

8)

Okular lunety.

9)

Regulacja ostrości obrazu szczeliny.

3

PRZEBIEG ĆWICZENIA

I.

Pomiar kąta łamiącego pryzmatu metodą nieruchomego pryzmatu i ruchomej lunety.

1. Ustaw pryzmat krawędzią łamiącą w stronę kolimatora ( rys.B ).

2. Poszukaj gołym okiem odbitego od lewej ścianki pryzmatu obrazu szczeliny i ustaw w

tym kierunku lunetę, tak aby obraz szczeliny znalazł się w środku pola widzenia ( I -

sze ustawienie lunety ) i odczytaj wartość kąta

γ

L

= 2

α

1

.

3. Powtórz te same czynności dla prawej ścianki pryzmatu ( II - gie ustawienie lunety )

i odczytaj wartość kąta

γ

P

.

Rys. B.

Wyznaczanie kąta łamiącego pryzmatu

4

II Pomiar kąta minimalnego odchylenia

1. W położeniu pryzmatu zgodnym z Rys.C.a poszukaj gołym okiem barwnego widma

szczeliny, a następnie ustaw w tym kierunku lunetę.

2. Obserwuj przez lunetę wybrany prążek widma obracaj następnie stolik tak ( poprzez

obrót pierścienia 5 wg Rys.A - nie dotykaj pryzmatu ), aby obraz widma przesuwał się w
stronę położenia zerowego lunety. Uchwyć położenie stolika przy którym obraz widma
zatrzymuje się i zawraca. Odczytaj wartość kąta

δ

L

.

3.

Analogiczne pomiary wykonaj dla symetrycznego ustawienia pryzmatu ( Rys.C.b )
mierząc wartość kąta

δ

P .

UWAGA!

Ustal z prowadzącym ćwiczenie wymagane ilości pomiarów.

Rys.C. Sposób wyznaczania kąta minimum odchylenia.

a) ustawienie dla lewej ścianki pryzmatu.

b) symetryczne ustawienie dla prawej ścianki pryzmatu.

5

OPRACOWANIE WYNIKÓW

I. Pomiar kąta łamiącego pryzmatu:

1. Oblicz średnie wartości kątów

γ

Lśr

i

γ

Pśr

oraz podaj ich niepewności pomiarowe

∆γ

L

i

∆γ

P

2.

Korzystając z zależności

ϕϕϕϕ

=

(

γγγγ

Lśr

+ 360 -

γγγγ

Pśr

)

//// 2

określ wartość kąta łamiącego pryzmatu

3. Oblicz niepewność pomiarową.

II. Pomiar kąta minimalnego odchylenia:

1. Korzystając z tabeli długości fali światła emitowanego przez pary rtęci przyporządkuj odpowiednie

wartości

λ obserwowanym prążkom widma rtęci.

2. Oblicz średnie wartości kątów

δ

Lśr

i

δ

Pśr

dla każdego pomierzonego prążka.

3. Dla każdego pomierzonego prążka i odpowiadającej mu fali świetlnej oblicz wartość kąta minimum

odchylenia

δ

min

wg zależności:

δ

min

= [δ

lśr

+ ( 360

0

- δ

pśr

)] / 2

4. Oblicz niepewności pomiarowe.

III. Obliczanie współczynnika załamania światła:

1. Określ współczynnik załamania światła dla poszczególnych długości fal:

sin (

δ

min

+

ϕ

) / 2

n =

sin (

ϕ

/ 2)

2. Metodą różniczki zupełnej określ niepewność pomiarową

∆n.

3. Na podstawie uzyskanych wyników narysuj wykres zależności n = f (

λ) [ krzywa dyspersji] z

zaznaczeniem niepewności pomiarowych.

IV.

Wnioski:

Scharakteryzuj otrzymany wykres i podaj przyczyny powstawania błędów pomiarowych.

Literatura:
1. T. Hanc "Pomiary optyczne"
2. T Dryński "Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki"
3. F. Kohlrausch "Fizyka laboratoryjna"
4. F. Crawford "Fale"
5. Sz. Szczeniowski " Fizyka doświadczalna - optyka"
6. D. Holliday, R. Resnick "Fizyka"