TEMAT ĆWICZENIA: BADANIE ODBICIA ŚWIATŁA

OD POWIERZCHNI DIELEKTRYKÓW

Wydział: Inżynierii Lądowej	Dzień/godz. Poniedziałek/14.15-17.00		Nr zespołu 16
		Data: 25-11-08 r.
Nazwisko i Imię 1.Fiuczek Łukasz 2.Gwozda Joanna 3.Rochala Daniel	Ocena z przygotowania	Ocena ze sprawozdania	Ocena końcowa
Prowadzący: prof. dr hab. R. Siegoczyński

Cel ćwiczenia:

• pomiar natężenia światła odbitego od powierzchni dielektryka dla różnych kątów padania, oświetlając płytkę szklaną kolejno światłem o polaryzacji π i σ. Wyznaczenie kąta Brewstera, oraz współczynnika załamania badanej szklanej płytki

• naniesienie uzyskanych wyników na wykres zależności natężenia światła odbitego od kata padania α dla obu kierunków polaryzacji

Wyniki:

Wyniki pomiarów zebrano w tabele:

Nr	Kąt padania	natężenie prądu
pom	[º]	[μA]
1	16	2
2	23	1.8
3	30	1.6
4	37	1.3
5	51	0.4
6	58	0.35
7	65	4.5
8	72	40
9	79	150
10	86	440

Tabela 1. Wyniki pomiarów dla polaryzacji π

Nr	Kąt padania	natężenie prądu
pom	[º]	[μA]
1	22.5	1.3
2	45	5
3	55	11
4	70	40
5	80	145
6	85	400

Tabela 2 Wyniki pomiarów dla polaryzacji σ

Krzywe teoretyczne zostały wykreślone na podstawie wzorów:

Kąt α jest kątem padania zaś β odbicia. Kąt β obliczony został ze wzoru na współczynnik załamania sinα/sinβ= n. n zostało przyjęte jako współczynnik dla szkła 1,7.

Wykresy pokazują, że uzyskane wyniki odbiegają od krzywych teoretycznych. W przypadku polaryzacji π można zaobserwować minimum (funkcji, która w sposób bardzo uproszczony i przybliżony określa krzywa otrzymanych wyników). Kąt, dla której wartość natężenia równa jest 0 (minimum), nazywa się kątem Brewstera. Zaobserwowany przez nas kąt Brewstera wyniósł 54,25 º (+/- 2)º

Znając wartość kąta Brewstera można obliczyć współczynnik załamania szkła n ze wzoru:

tg(ɑ_B)=n₂/n₁

gdzie:

n₁ - współczynnik załamania ośrodka, z którego dociera światło (powietrza)

n₂ - współczynnik załamania szkła

Ponieważ współczynnik załamania powietrza jest równy 1, więc wzór na współczynnik załamania szkła:

tg(ɑ_B)=n₂=n

n=1,40

Błąd pomiaru ze wzoru:

gdzie:

- błąd określenia kąta Brewstera (około +/- 2º)

Z obliczeń otrzymujemy wynik:

n₂=1,40 ± 0,08

Współczynnik załamania obliczony z kąta Brewstera różni się od przyjętego - jest on za mały i powinien być większy.

Analiza otrzymanych wyników:

W doświadczeniu użyte polaryzatory nie działają zbyt dobrze i przepuszczają częściowo światło o kierunku polaryzacji innym niż określonym przez oś polaryzatora. Występowały też problemy ze skierowaniem wiązki w pożądane miejsce - plamka świetlna nie zawsze jednakowo padała na detektor (nieprawidłowe umocowanie źródła), co mogło powodować inne natężenie prądu. Błędy odczytu wartości natężenia prądu elektrycznego są przyczyną występowania nieregularności na wykresach. Ponadto warunki przeprowadzanego ćwiczenia, które nie były stałe, brak idealnej ciemni, częste zmiany źródła światła zewnętrznego - zakłócenia spowodowane światłem z innych stanowisk również wpływały na błędny odczyt natężenia. Wpływ na nieprawidłowe odczyty wyników z pewnością miała też niedoskonałość przyrządów pomiarowych, ich zużycie, a także nieprecyzyjności odczytu wyniku przez człowieka.

Oprócz niedokładności wynikających z pomiaru natężenia, w doświadczeniu wystąpił systematyczny błąd określenia kąta
, równy:
= 1o

Otrzymane krzywe różnią się trochę od krzywych teoretycznych, ponieważ wszystkie błędy towarzyszące pomiarom uniemożliwiły nam poprawne wykreślenie krzywych doświadczenia, a także wyznaczenie kąta Brewstera i współczynnika załamania badanej szklanej płytki. Otrzymane krzywe są dają graficzny pogląd na wyniki doświadczenia, tak aby łatwiej było można analizować różnice w stosunku do teorii.

---