Wstęp:

Załamanie światła w pryzmacie

Współczynnik załamania światła n danego ośrodka wzglądem powietrza wyznaczyć można z pomiarów kątów padania α i załamania β światła monochromatycznego (padającego w powietrzu na granicy z danym ośrodkiem i ulegającego w niw załamaniu) na podstawie prawa załamania:

Takie pomiary wygodnie jest wykonać, jeśli badany materiał ma kształt pryzmatu, co ilustruje rysunek l.

Jeśli pryzmat o kącie łamiącym ustawimy jedną ścianą prostopadle do padającego promienia światła, to promień ten wewnątrz pryzmatu nie ulegnie odchyleniu i kąt jego padania na drugą ścianę 0 będzie równy <f> {wynika to z twierdzenia o kątach o ramionach wzajemnie prostopadłych). Po wyjściu z pryzmatu promień ulegnie załamaniu o kąt a (kąty padania l załamania określa się względem prostopadłej do granicy rozdziału ośrodków). Jak to pokazano na rysunku 1:
, gdzie δ jest kątem odchylenia promienia załamanego od kierunku pierwotnego promienia padającego na pryzmat.

Gdyby na rysunku 1 zmienić zwrot promienia światła, Jego top byłby taki sam, a więc kąt
byłby kątem padania H powietrzu, a kąt
kątem załamania w pryzmacie. Zatem współczynnik załamania światła ośrodka, z którego Jest wykonany pryzmat względem powietrza wynosi:

Daje to możliwość wyznaczenia współczynnika załamania światła ośrodka, z którego jest wykonany pryzmat względem powietrza na podstawie pomiaru kąta odchylenia 6 i kąta łamiącego pryzmatu 0. Jeśli weźmiemy cienkościenną kuwetę szklaną w kształcie pryzmatu wypełnioną cieczą, to stosując tę metodę możliwe jest wyznaczenie współczynnika załamania światła dla danej cieczy względem powietrza. Wpływ cienkich ścianek szklanych kuwety, powodujących jako płytki płasko-równoległe Jedynie nieznaczne równoległe przesunięcie promienia świetlnego wychodzącego z pryzmatu, można zaniedbać.

Obliczenia:

Kąt załamania pryzmatu obliczamy ze wzoru:

przy czym ε₁- jest to kąt odczytany z noniusza przy którym jedna z ścianek jest ustawiona pod kątem prostopadłym do światła lasera, a ε₂- jest kątem, przy którym pod kątem prostopadłym do lasera ustawiona jest druga ścianka pryzmatu. Pomiar powtórzyliśmy 5 razy. Błąd pomiaru obliczamy metodą
t- Studenta:

- obliczamy wartość średnią

- obliczamy odchylenie standardowe wykorzystują wzór:

- obliczamy błąd ΔФ wykorzystując wzór:

gdzie α- jest współczynnikiem istotności w naszym doświadczeniu wynosi

α= 0,005 stąd tα wynosi 2,776.

Uzyskany wynik to 35,0 ± 0,2 º

Wyznaczenie współczynnika załamania światła dokonujemy za pomocą pomierzonych odległości x i y. Korzystając z twierdzenia pitagorasa obliczamy r korzystając ze wzoru:

i następnie obliczamy wartości

oraz

Mając dane powyższe wartości wyznaczamy współczynnik załamania światła korzystają ze wzoru:

n=

gdzie ctgФ = ctg 35^o = 1,428.

Błąd pomiaru współczynnika n obliczamy metodą różniczki zupełnej zgodnie ze wzorem:

przy czym ΔФ = 0,003 rad, a Δδ = 0,007 rad.

Następnie obliczamy skład objętościowy roztworów gliceryny zgodnie ze wzorem:

c_w- stężenie wagowe roztworów gliceryny odczytane z tablic

ρ- gęstość gliceryny w temp. pokojowej równa 1,26 g/cm³.

Oznaczenia użyte w pomiarach:

n- współczynnik załamania światła cieczy

Δn- błąd pomiaru współczynnik załamania światła cieczy

Ф- kąt załamania pryzmatu

ΔФ- błąd pomiaru kąta załamania

δ- kąt padania

c_w- jest to skład wagowy roztworu

c_o- skład objętościowy roztworu

---