Andrzej Kądziołka 8.01.2007

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 44

Wyznaczanie względnego współczynnika załamania światła dla przeźroczystego ośrodka przy pomocy mikroskopu

1. Zagadnienia teoretyczne:

Promieniowanie elektromagnetyczne (fala elektromagnetyczna) rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie pola elektromagnetycznego, zaburzenie to ma charakter fali poprzecznej w której składowa elektryczna i magnetyczna prostopadłe do siebie i kierunku ruchu, nawzajem się przekształcają. Zmieniające się pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne, a zmieniajace się pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne.

Widmo fal elektromagnetycznych

Fale elektromagnetyczne zależnie od długości fali (częstotliwości) przejawiają się jako (od fal najdłuższych do najkrótszych): fale radiowe, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie rentgenowskie (promieniowanie X), promieniowanie gamma. Kwantem fali elektromagnetycznej jest foton.

Własności promieniowania

Promieniowanie elektromagnetyczne rozchodząc się objawia swe własności falowe zachowujac się jak każda fala, ulegając interferencji, dyfrakcji, spełniając prawo odbicia i załamania.

Rozchodzenie się fali w ośrodkach silnie zależy od ośrodków oraz częstotliwości fali. Fala rozchodząc się w ośrodku pobudza do drgań cząsteczki, atomy i elektrony zawarte w ośrodku, które są źródłami fal wtórnych, zmieniając w stosunku do próżni warunki rozchodzenia się fali.

Powstawanie i pochłanianie promieniowania elektromagnetycznego wiąże się ze zmianą ruchu ładunku elektrycznego.

Własności promieniowania elektromagnetycznego silnie zależą od długości fali (częstotliwości promieniowania) i dlatego dokonano podziału promieniowania elektromagnetycznego ze względu na jego częstotliwość.

Mikroskop optyczny to urządzenie do silnego powiększania obrazu, wykorzystujące do generowania tego obrazu światło przechodzące przez specjalny układ optyczny składający się zazwyczaj z zestawu kilku-kilkunastu soczewek optycznych.

Mikroskop optyczny może wykorzystywać zwykłe światło dzienne, dostarczane do układu optycznego przez specjalne lusterko, lub wykorzystywać sztuczne światło, którego źródło znajduje się zazwyczaj pod analizowaną próbką. Mikroskopy ze sztucznym źródłem światła bywają nazywane mikroskopami świetlnymi, większość profesjonalnych mikroskopów optycznych posiada jednak współcześnie możliwość pracy z użyciem światła naturalnego i sztucznego. Światło może padać na oglądany obiekt z góry - mówi się wtedy o odbiciowym mikroskopie optycznym. Światło może też padać na badany obiekt z dołu i przechodzić przez niego, co wymaga jednak aby obiekt był półprzezroczysty.

Mikroskopy optyczne są stosowane do obserwacji małych obiektów w wielu naukach. W biologii są stosowane np.: do obserwacji drobnoustrojów i budowy tkanek. W chemii i fizyce są stosowane do obserwacji np.: przemian krystalicznych. W geologii są stosowane do obserwacji budowy skał.

Mikroskopy optyczne mogą korzystać, ze zwykłego, niespolaryzowanego światła, lub korzystać ze światła spolaryzowanego. W tym drugim przypadku mówi się o polaryzacyjnym mikroskopie optycznym. Posługiwanie się światłem spolaryzowanym umożliwia obserwację wzrostu i zanikania kryształów i ciekłych kryształów.

Niektóre mikroskopy optyczne korzystają też ze światła monochromatycznego. Są one często stosowane do obserwacji obiektów w zakresie poza-widzialnym (np.: w podczerwieni lub ultrafiolecie).

W tradycyjnych mikroskopach optycznych obserwuje się obiekty przez specjalny okular, do którego przykłada się bezpośrednio oko. W wielu współczesnych mikroskopach optycznych stosuje się obserwację obrazów za pomocą specjalnych kamer i monitorów. Można też podłączać je za pomocą kamer i aparatów cyfrowych do komputerów.

Fizyczną granicą maksymalnego powiększenia obrazu w mikroskopie optycznym jest precyzja wykonania soczewek. Najlepsze mikroskopy optyczne, działające na spolaryzowane światło ultrafioletowe osiągają maksymalne powiększenie do ok. 3500x. Mikroskopy działające na zwykłe światło osiągają maksymalne powiększenia rzędu 1500x.

Budowa tradycyjnego mikroskopu na światło dzienne dostarczane od dołu próbki:

• okular

• uchwyt rewolwerowy obiektywów

• obiektyw

• tubus

• statyw

• stolik przedmiotowy

• zwierciadło oświetlające

• kondensor

2. Wykonanie ćwiczenia:

1. Przygotować mikroskop do pomiarów ustawiając równo oświetlone pole widzenia.

2. Otrzymane dwie płytki płasko-równoległe o różnych grubościach starannie oczyścić.

3. Śrubą mikrometryczną zmierzyć grubość płytek d. Pomiary powtórzyć 10 razy dla każdej płytki (mierząc w różnych miejscach).

4. Ustawić płytkę na stoliku mikroskopu. Pokręcając śrubą przesuwu pionowego ustawić mikroskop tak, aby widoczna była ostro kreska narysowana na górnej powierzchni płytki.

5. Kręcąc śrubą znajdującą się na stopce czujnika dołączonego do mikroskopu ustawić wskazanie zerowe.

6. Obniżyć obiektyw tak, aby otrzymać ostry obraz kreski znajdującej się na dolnej powierzchni płytki.

7. Odczytać wskazanie czujnika, pomiary powtórzyć kilkakrotnie.

8. Powtórzyć pomiary omawiane w punktach 4 ÷ 7 kolejnych płytek.

Przyjęte zostały następujące oznaczenia:

d - grubości płytek zmierzone przy pomocy śruby mikrometrycznej,

- średnie wartości grubości tych płytek,

d' - wartości pozornej grubości płytek zmierzone przy pomocy mikroskopu,

- średnie wartości pozornej grubości płytek zmierzone przy pomocy mikroskopu.

3. Tabela pomiarowa:

Numer płytki
---	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1	1,543	1,544	0,81	0,88
			1,545				0,96
			1,544				0,91
			1,546				0,88
			1,541				0,90
			1,544				0,83
			1,541				0,97
			1,543				0,81
			1,545				0,88
			1,545				0,84
	2		3,513			3,511	2,57	2,53
			3,509				2,61
			3,510				2,44
			3,514				2,39
			3,511				2,53
			3,509				2,66
			3,513				2,49
			3,512				2,55
			3,512				2,54
			3,510				2,53

4. Obliczenia i rachunek błędów:

Obliczenia dla pierwszej płytki:

Obliczenia dla drugiej płytki:

Rachunek błędów:

Zapis wyników:

5. Wnioski:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie względnego współczynnika załamania światła dla przeźroczystego ośrodka przy pomocy mikroskopu. Uważam że ćwiczenie zostało wykonane poprawnie o czym świadczą uzyskane współczynniki załamania dla dwóch płytek oraz małe błędy ich wyznaczenia.

---