Nr ćwiczenia 301	Data 14.04.2011	Imię i Nazwisko Iwona Owczarzak Jan Pawłowski	Wydział Technologii Chemicznej	Semestr II	Grupa 6 Nr lab. 5
Prowadzący: dr Mirosława Bertrandt			przygotowanie	wykonanie	ocena

Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą najmniejszego odchylenia w pryzmacie

1. Wstęp teoretyczny:

Załamanie światła na powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki opisane jest prawem Snella

(1)

gdzie α - kąt padania światła na granicę ośrodków, β - kat załamania, n - współczynnik załamania ośrodka drugiego względem pierwszego.

Gdy pierwszy z ośrodków jest próżnią, równanie (1) definiuje bezwzględny współczynnik załamania, w innych przypadkach współczynnik względny.

Prawa Snella w postaci (1) nie używa się do praktycznego wyznaczania ze względu na niedogodność i niedokładności wyznaczania kątów padania i załamania, natomiast możemy je skutecznie zastosować do pryzmatu gdzie kąty α i β można wyrazić przez inne, dogodne do pomiaru wielkości.

W ćwiczeniu wykorzystujemy tylko dwie płaszczyzny pryzmatu, tworzące między sobą kąt ϕ, zwany kątem łamiącym. Promień świetlny padający na pryzmat ulega dwukrotnemu załamaniu i zostaje odchylony o pewien kąt δ (rys.1.), zależny od kąta padania α oraz od kąta łamiącego ϕ . Na podstawie rysunku kąt odchylenia wyraża się następująco:

(2)

Kąt padania można tak dobrać, aby promień biegnący wewnątrz pryzmatu był prostopadły do dwusiecznej kąta łamiącego ϕ . W tej sytuacji bieg promienia jest symetryczny, tzn. α₁=α₂ oraz β₁=β₂, a kąt odchylenia jest najmniejszy z możliwych dla danego pryzmatu

Biorąc ponadto pod uwagę, że 2β = ϕ , możemy przekształcić równanie (2) do postaci

(3)

Podstawiając wyrażone powyżej wartości α i β do wzoru (1), definiującego współczynnik załamania, otrzymamy

(4)

Stosując powyższy wzór możemy wyznaczyć współczynnik załamania n na podstawie pomiarów kąta łamiącego i kąta najmniejszego odchylenia.

2. Pomiary i obliczenia:

Maksymalna przepuszczalność filtrów występuje dla następujących długości fal (z dokładnością do 2 nm) :

Nr filtru	3	4	5	6	7	8	9
λ [nm]	675	656	600	589	554	500	439

	Pryzmat
δO	123^o18'
L	185^o 54'
P	55^o 24'
	65^o15'

Lp.	 [nm]	δL	δmin	n	n
3.	675	170^o58'	47^o 40'	1,5460	5*10^-4
4.	656	171^o12'	47^o 54'	1,5480	5*10^-4
5.	600	171^o29'	48^o 11'	1,5506	5*10^-4
6.	589	171^o36'	48^o 18'	1,5516	5*10^-4
7.	554	171^o55'	48^o 37'	1,5544	5*10^-4
8.	500	172^o33'	49^o 15'	1,5600	5*10^-4
9.	439	173^o39'	50^o 21'	1,5695	5*10^-4

Wykres zależności n = f()

Błąd obliczeń współczynnika załamania światła n jest liczony ze wzoru:

Błąd obliczeń kąta łamiącego pryzmatu  obliczany jest ze wzoru:

Błąd obliczeń kąta najmniejszego odchylenia δ_min wyznaczam ze wzoru:

0°0.5´ + 0°0.5´ = 0°1´

0°1´ + 0°1´ = 0°2´

3. Wnioski:

Wartość kąta najmniejszego odchylenia maleje wraz ze wzrostem długości fali.

Współczynnik załamania światła maleje wraz ze wzrostem długości światła padającego na pryzmat.

rys. 1. Załamanie światła w pryzmacie

---