Laboratorium fizyki CMF PŁ

Dzień 03-04-2007 godzina 10¹⁵ grupa 3

Wydział MECHANICZNY

Semestr II rok akademicki 2006/2007

1.Cele ćwiczenia.

Wyznaczenie współczynnika załamania promieniowania mikrofalowego o długości 2.85 cm w polistyrenie .Badając zjawisko podwójnego załamania na krawędziach pryzmatu wypełnionego polistyrenem ,można wyznaczyć kąty padania i załamania oraz obliczyć w współczynnik załamania.

2.Wstęp teoretyczny

Mikrofalowe zjawisko załamania- promieniowanie mikrofalowe jest promieniowaniem elektromagnetycznym .W widmie fal elektromagnetycznych mieści się pomiędzy falami radiowymi a podczerwienią. Pewne zjawiska charakterystyczne dla fal występują również w przypadku mikrofal(załamanie).

W ośrodku jednorodnym mikrofale rozchodzą się po liniach prostych w takich ośrodkach prędkość fal jest stała a jeśli zmienia się jednorodność ośrodka to zmienia się również automatycznie prędkość oraz kierunek biegu fali ulega załamaniu.
Jeżeli gęstość ośrodka zmienia się gwałtownie ,gwałtowna jest również zmiana kierunku biegu fali . Sytuacja taka mamy do czynienia w przypadku ,gdy fala pada na granice dwóch ośrodków .Jeżeli w drugim ośrodku prędkość fali jest mniejsza ,wówczas bieg promienia zakrzywia się w kierunku drugiego ośrodka .Kąt utworzony przez padający promień i prosta prostopadła do powierzchni rozgraniczonej ośrodkami nazywamy katem padania(
).Promień załamany tworzy z prostopadła do tej powierzchni kat załamania (
) Kąty te są ze sobą związane prawem załamania.

(1)

Gdzie n 21 jest w współczynnikiem załamania ośródka drugiego w zgredem pierwszego i dla danych ośrodków ma wartość stała jest to względny w współczynnik załamania .Używane jest również pojecie względnego współczynnika załamania .Jest to współczynnik załamania danego ośrodka względem próżni (n1,n2).Definiuje się go podobnie jak względny współczynnik załamania ,za pierwszy ośrodek przyjmując próżnię . Współczynniki załamania względne i bezwzględne są ze sobą powiązane relacja

n

n

n

n

c- wartość fali elektromagnetycznej w próżni.

Aby to zjawisko zachodziło oba ośrodki powinny być dla światła przezroczyste.

3.Aparatura pomiarowa i wzory.

Do wykonania pomiarów potrzebny nam zestaw składający się z emitera mikrofal ,odbiornika mikrofal ,statywu z ruchomym promieniem , formy wykonanej z e spienionego polietylenu, w której umieszczane SA granulki z polistyrenu oraz kątomierza.

Kąt załamania

Kat padania i kąt załamania powiązane prawem załamania

Gdzie n
jest bezwzględnym współczynnikiem załamania ośrodka zewnętrznego a n
współczynnikiem załamania pryzmatu. Otrzymujemy:

A ponieważ

n
=n

z tego wzoru można obliczyć w współczynnik załamania światła.

Pomiar przenikania mikrofal przez różne materiały

Kartka papieru

Kąt[ ]
0	0
5	0
10	0
15	0
20	0

Płytka metalowa perforowana

pion	poziom	Kąt 45
0 -0	0 -1.5	0 -0
5 -0	5 -2	5 -0
10 -0	10 -1.4	10 -0
15 -0.1	15 -0.2	15 -0
20 -0.2	20 -0	20 -0

Pianka polipropylenowa po wypełnieniu

Kąt[ ]	Odczyt miernika w mA
0	2.5
5	2.2
10	2.7
15	3.8
20	4.4

Wartość średnia= 3,1 [mA]

4.Tabela wyników

Dla pustej formy.

Nr . pomiaru	[rad]	[rad]	[rad]
1			0.13
2
3
4
5

5.Obliczenia

Współczynnik załamania granulek polistyrenowych przyjmując współczynnik załamania powietrza n
=1.00

n
=n

n
=1*

Błąd współczynnika załamania

n
=n

n
=1*

6. Wnioski

• Metoda badania przeprowadzona przez nas jest bardzo dokładna;

• Pryzmat wykonany jest ze styropianu nie ma wpływu na wyniki doświadczenia ponieważ nie zmienia sposobu rozchodzenia się mikrofal. Odczyt miernika zmniejsza się wraz kątem pod jakim ustawiamy polaryzator;

• Badając zjawisko podwójnego załamania na krawędziach pryzmatu wypełnionego polistyrenem ,można wyznaczyć kąty padania i załamania oraz obliczyć w współczynnik załamania.

Kod ćwiczenia	Tytuł ćwiczenia
E4 A	Załamanie promieniowania mikrofalowego w pryzmacie

Stępień Bartosz

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu 138959

Daniel Mosion

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu 138946

Wojciech Tobiański

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu 138970

---