3.11.2008

Ćwiczenie nr: 30

BADANIE ODBICIA ŚWIATŁA

OD POWIERZCHNI DIELEKTRYKÓW

Wykonali:

Andrzej Todzia

Hubert Regulski

Artur Pietruszka

Gr. 6

Nr zespołu: 26

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	4,4
30	4
45	1,5
52,5	0
57,5	0
62,5	0,02
67,5	0,02
70	0,03
75	0,39
80	29
85	520

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. Ponadto z pomiarów można wnioskować, że natężenie maleje, a dla kąta 50 stopni zbliża się już prawie do zera, dla kąta 52,5 i dla 57,7 zostały odczytane wartości zerowe, wynika to z błędów pomiarowych oraz wyjątkowej niedokładności sprzętu pomiarowego, który przy zmianie kąta zmieniał wysokość promienia odbitego oraz rozmazywał widoczny punkt światła laserowego. Przyjęliśmy kąt Brewstera równy:

 = 55 (+/- 3)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 +/- 3º)

Z obliczeń otrzymujemy wynik:

n₂=1,43 ± 0,16

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]
22,5	0,033
30	0,06
37,5	0,87
45	100
55	150
65	200
75	300
85	1200

Podsumowanie i ocena błędów.

Polaryzatory użyte w doświadczeniu 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

---