Ćw 35 teoria doc


Piotr Wiśniewski 22.Xl.2002r.

Ćwiczenie nr 35

T: Wyznaczanie współczynnika załamania światła dla powietrza za pomocą interferometru.

  1. Wyniki :

  2. Teoria zjawiska

Podstawą teoretyczną przy wyznaczaniu współczynnika załamania światła dla powietrza przy pomocy interferometru są następujące zjawiska optyczne:

- Prawo odbicia światła

Doświadczalnie stwierdzono, że odbiciem światła rządzą dwa podstawowe prawa:

1o kąt padania α i kąt odbicia β leżą w jednej płaszczyźnie z normalną wystawioną w punkcie padania

2o kąt padania α = kąt odbicia β

- Prawo załamania światła

Zazwyczaj przy padaniu światła na granicę dwóch ośrodków przezroczystych, różniących się prędkością rozchodzenia się światła część energii przechodzi do drugiego ośrodka w postaci promienia załamanego. Załamanie na granicy dwóch ośrodków izotropowych podlega następującym prawom:

1o kąt padania α i kąt załamania β leżą w jednej płaszczyźnie z normalną wystawioną w punkcie padania

2o stosunek sinusa kata padania do sinusa kąta załamania równa się stosunkowi prędkości v1 rozchodzenia się światła w ośrodku pierwszym do prędkości v2 rozchodzenia się światła w ośrodku drugim. Jest to wielkość stała dla danych dwóch ośrodków i dla danego rodzaju promieniowania:

0x01 graphic

Wielkość 0x01 graphic
nazywamy współczynnikiem załamania ośrodka drugiego względem pierwszego. Z kolei bezwzględny współczynnik załamania, jest to współczynnik załamania danego ośrodka względem próżni. W próżni wszystkie rodzaje promieniowania rozchodzą się z tą samą prędkością. Oznaczmy bezwzględne współczynniki załamania dwóch ośrodków, np. ośrodka A i ośrodka B, przez 0x01 graphic
i 0x01 graphic
:

0x01 graphic
0x01 graphic

stąd względny współczynnik załamania ośrodka B względem A (przejście z A do B) wynosi

0x01 graphic
.

- Zjawisko interferencji światła

Zjawisko interferencji światła występuje wtedy, gdy w określonym punkcie przestrzeni nakładają się dwie jednakowe monochromatyczne fale świetlne (czyli fale o jednakowej częstotliwości). Fale te wzmacniają się lub osłabiają, zależnie od różnicy faz w miejscu spotkania. Najsilniejsze wzmocnienie towarzyszy nakładaniu się fal w fazach zgodnych, a najsilniejsze osłabienie nakładaniu się fal w fazach przeciwnych. Gdyby fale świetlne wychodziły z dwóch synchronicznie drgających źródeł, to każdemu punktowi ich spotkania odpowiadałaby trwale utrzymująca się różnica faz zależna od różnicy dróg od obu źródeł do punktu spotkania.

Ogólne warunki interferencji fal:

- ta sama natura nakładających się fal

- ustalony (identyczny) stan polaryzacji

- koherencja (spójność) - przynajmniej częściowa

- fale pochodzące z różnych źródeł są na ogół falami niespójnymi

- efekty interferencji obserwuje się zwykle w przestrzeni lecz mogą też być rejestrowane w funkcji czasu

Urządzeniem, które służy do pomiaru różnicy współczynników załamania światła w gazach i w cieczach. Budowę i zasadę działania interferometru opisuje rysunek:

0x08 graphic

Wychodząca ze źródła światła (1) wiązka oświetla szczelinę (2) i dzięki kolimatorowi (3) staje się wiązką równoległą. Na krawędziach podwójnej szczeliny (4) następuje ugięcie światła. Dolne połówki światła, przebiegające pod komorami gazowymi (5) wpadają do lunetki (9) i osiągają okular (10), dając dolny, nieruchomy obraz interferencyjny. Obydwa systemy prążków układają się dzięki pomocniczej płytce (7) w postaci dwóch oddzielnych, jeden po drugim leżących obrazów. Jeżeli współczynniki załamania substancji w obydwu komorach są różne, wówczas wiązki światła przebywają różne drogi optyczne uzyskując przesunięcie fazowe, które powoduje zanik górnego obrazu interferencyjnego w przypadku, gdy jest ono duże, bądź też wywołuje przesunięcie górnego obrazu względem dolnego, jeżeli przesunięcie fazy jest niewielkie. Zamieniając poprzeczne płytkim kompensacyjnej (6), zwiększa się lub zmniejsza droga optyczna światła i w ten sposób można skompensować przesunięcie fazowe do zera.

Sprowadzenie układu prążków do jednakowego położenia uzyskuje się przez obrót bębna pomiarowego (8), który przemieszcza płytkę kompensacyjną (6). Względne przesunięcie tej płytki jest miarą różnicy współczynników załamania gazów w dwóch komorach.

Przesunięcie górnego obrazu o k prążków odpowiada różnicy dróg optycznych: 0x01 graphic
, gdzie 0x01 graphic
jest to długość fali padającego światła, które wydziela filtr barwny (12). W interferometrze przesunięcie obrazów rejestrujemy przez odczyt na bębnie pomiarowym; należy zatem określić ilu podziałkom odpowiada przesunięcie o k=1 dla danej długości fali. Zależność 0x01 graphic
przedstawia się wzorem 0x01 graphic

0x01 graphic
- wskazanie bębna dla aktualnego ciśnienia atmosferycznego

0x01 graphic
- wskazanie po kompensacji dróg optycznych dla danego ciśnienia

0x01 graphic
- ilość podziałek bębna odpowiadająca przesunięciu obrazu o jeden prążek (ciemny na sąsiedni ciemny lub jasny na sąsiedni jasny).

0x01 graphic

współczynnik załamania dla danych ciśnień wzoru:

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
~$Ćw 35 teoria doc
Ćw 19 teoria doc
Ćw 14 teoria doc
ćw 26,23,17 teoria doc
Ćw 3 teoria doc
Ćw 1 Pomiar temperatury teoria doc
Kopia Cw nr 3 Teoria popr
8 Teoria 1 z 5 doc
cw. 5 czaszka teoria, UG, SEM2, STRUNOWCE
cw 133 teoria, Labolatoria fizyka-sprawozdania, !!!LABORKI - sprawozdania, Lab, !!!LABORKI - sprawoz
Cw 35 Budowa autonomicznego systemu zasilania
cw 01 teoria
cw 11 teoria
CW 3 Pytania Teoria v1 0
cw 02 teoria id 121357 Nieznany
pmew1 teoria doc
Ćw 5 Detektory optoelektroniczne doc
cw 44 W2 (2) doc

więcej podobnych podstron