20.11.2005

Ćwiczenie nr: 30

BADANIE ODBICIA ŚWIATŁA OD POWIERZCHNI DIELEKTRYKÓW

Wykonali:

Paweł Kulig

Artur Odziemczyk

Paweł Raczyński

Gr. 6

Nr zespołu: 7

Cel doświadczenia:

• Wykonanie pomiaru natężenia światła odbitego od powierzchni szklanej płytki dla różnych kątów padania, oświetlając płytkę kolejno światłem o polaryzacji π i σ, w szczególności zaobserwowanie kąta Brewstera.

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

Analiza i przedstawienie wyników::

• Pomiarów natężenia światła dokonujemy za pomocą pomiaru natężenia fotoprądu, które jest proporcjonalne do natężenia światła.

• Wszystkie pomiary kątów są wykonywane z dokładnością 1°.

Kąt [º]	Polaryzacja π
		Natężenie [µA]
20	1200
30	800
40	75
45	45
50	24
55	9
60	215
65	3000
75	6500
80	17700





Z wykresu widać, że uzyskane wyniki odbiegają od krzywej teoretycznej. Można mimo wszystko 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. Nie da się wyliczyć ze wzoru funkcji trendu wartość tego kąta, lecz należy przypuszczać, że jest on pomiędzy 40, a 60 stopniem, ale z wyraźnym przybliżeniu do 60 stopni. Ponadto z pomiarów można wnioskować, że natężenie maleje, a dla kąta 55 stopni zbliża się już prawie do zera, potem gwałtownie wartość natężenia zaczyna rosnąć.

 = 55 (+/- 2)º

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

tg(_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(_B)=n₂=n

n=1,43

Błąd pomiaru ze wzoru:




gdzie:


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

Z obliczeń otrzymujemy wynik:

n₂=1,43 ± 0,06o

Krzywe teoretyczne zostały wykreślone ze wzorów na współczynniki polaryzacji.





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.

Współczynnik załamania obliczony z kąta Brewstera jest całkiem różny od przyjętego. Jest on za mały powinien być większy, przynajmniej dla kąta 56 stopni.

Kąt [º]	Polaryzacja σ
		Natężenie[µA]
20	1500
30	1600
40	2000
45
50	3200
55
60	4900
65
75	8000
80	12000







Podsumowanie i ocena błędów.

Doświadczeniu użyte polaryzatory nie działają zbyt dobrze i przepuszczają częściowo światło o kierunku polaryzacji innym niż określonym przez oś polaryzatora. Nastąpiły tez problemy ze skierowaniem wiązki w pożądane miejsce, ze względu na nieprawidłowe umocowanie źródła. Ponadto warunki przeprowadzanego ćwiczenia nie były stałe, brak idealnej ciemni, częste zmiany źródła światła zewnętrznego.

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

Kształt krzywych jest trochę zbliżony do krzywych teoretycznych. Nastąpiły również duże różnice tak duże, że wykreślenie krzywych doświadczenia nie było możliwe w sposób całkowicie poprawny. Są one tylko wizualizowaniem wyników doświadczenia, aby łatwiej było można analizować różnice w stosunku do teorii.

5

---