POLITECHNIKA ŁÓDZKA

FILIA W BIELSKU - BIAŁEJ

wydz. F.T.I.iM.S.

kierunek: INFORMATYKA

semestr: II

grupa nr 208

ĆWICZENIE NR 72

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA

Wykonali :

Bartosz Korczyk

Krzysztof Ślęp

Grzegorz Frej

I. Wprowadzenie teoretyczne i opis stanowiska doświadczalnego :

Załamanie światła - zmiana kierunku rozchodzenia się światła na granicy ośrodka o różnej gęstości optycznej.

Prawa załamania światła:

1. Promień padający, załamany i prostopadła padania leżą w jednej płaszczyźnie.

2. 
   

Ośrodek optycznie gęsty - mała prędkość rozchodzenia się światła.

Ośrodek optycznie rzadki - duża prędkość rozchodzenia się światła.

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy następujące przyrządy:

• Mikroskop z czujnikiem zegarowym,

• Śruba mikrometryczna,

• Płytka szklana,

• Płytka z tworzywa

Istota zjawiska i zasada pomiaru.

Oglądając przez mikroskop punkt O przez warstwę materiału widzimy jego obraz O₁. Odległość O₁O₂ jest to grubość pozorna płytki (Rys.). Jest ona zależna od grubości rzeczywistej płytki d i jej współczynnika załamania światła n.

Dla ośrodka jednorodnego optycznie współczynnik załamania n jest równy:

Przy założeniu, że kąty α₁ i α₂ są małe, współczynnik załamania n wyraża się

wzorem:

Praktycznie punkty O₁ i O₂ na płytkach obserwuje się przy pomocy zaznaczonych na ich powierzchniach rys za pomocą mikroskopu wyposażonego w czujnik zegarowy.

II. Praktyczne wykonanie ćwiczenia :

• Dokonać pomiaru grubości płytek - d przy pomocy śruby mikrometrycznej.

• Umieścić płytkę na stoliku mikroskopu i podnieść stolik tak, aby obiektyw znajdował się tuż nad powierzchnią płytki.

• Patrząc w okular mikroskopu, przesuwać powoli stolik w dół do chwili uzyskania ostrego obrazu dolnej powierzchni płytki.

Wyzerować wskazania czujnika zegarowego.

• Przesuwać stolik mikroskopu w dół, aby uzyskać ostry obraz górnej powierzchni płytki.

Odczytać wskazanie czujnika a.

• Powtórzyć pięciokrotnie pomiary jak w punkcie 3 i 4 rozregulowując ostrość obrazu za każdym razem.

Wyniki zapisać w tabeli 1. Na ich podstawie obliczyć wartość średnią a oraz średni błąd kwadratowy S_a pojedynczego pomiaru, skorygowany przez odpowiedni współczynnik t_αk (α-poziom ufności, k-ilość pomiarów).

• Wykonać jednokrotne pomiary grubości pozornej płytek odczytując wskazania a₁ i a₂ czujnika zegarowego otrzymane dla ostrego obrazu dolnej i górnej powierzchni płytek (nie zerować czujnika).

Pozorna grubość płytek jest wówczas równa różnicy wskazań.

• Obliczyć wartości wsp. Załamania n dla badanych płytek ze wzoru:

oraz wartość błędu Δn korzystając ze wzoru :

We wzorze tym należy przyjąć takie wartości Δa₁ i Δa₂ jakie wynikają

z relacji pomiędzy błędem statystycznym S_a, a błędem systematycznym.

• Wyniki pomiarów i obliczeń zestawić w tabeli 2.

III. Wyniki pomiarów oraz obliczeń :

Grubości rzeczywiste płytek (zmierzone śrubą mikrometryczną):

Płytka szklana : d=2,85mm

Płytka z tworzywa : d=2,12mm

Rodzaj	a1 [mm]	a2 [mm]	a3 [mm]	a4 [mm]	a5 [mm]	a [mm]	S'a [mm]	Sa [mm]
Szkło	1,72	1,74	1,80	1,80	1,71	1,75	0,02	0,02
Tworzywo	1,37	1,40	1,37	1,39	1,39	1,53	0,01	0,01

Tab.1.

Przyjęty poziom ufności α wynosi 0,7.

Współczynnik t_αk wynosi 1,2.

Wielkości Δa₁, Δa₂, Δd obliczamy korzystając z metody Studenta - Fishera

Rodzaj	d [mm]	Δd [mm]	A1 [mm]	Δa1 [mm]	a2 [mm]	Δa2 [mm]	n	Δn
Szkło	2,85	0,01	3,21	0,01	5,01	0,01	1,58	0,02
Tworzywo	2,12	0,01	2,93	0,01	4,32	0,01	1,53	0,03

Tab.2.

Przykłady obliczeń do tabeli:

WYNIK KOŃCOWY:

Wsp. załamania światła dla szkła - n=1,58±0,02

dla tworzywa - n=1,53±0,03

a

O₂

O₁

O

α₁

α₂

d

Rys.

---