Wprowadzenie teoretyczne:

Promieniowanie elektromagnetyczne można opisać na dwa sposoby: jako falę elektromagnetyczną i jako strumień elektronów. Fala elektromagnetyczna jest rozchodzącą się w czasie i przestrzeni spójną zmianą pola elektrycznego i magnetycznego. Fale elektromagnetyczne występujące w przyrodzie ze względu na ich długość, różnią się sposobami generacji oraz detekcji.

Widmo promieniowania elektromagnetycznego obejmuje miedzy innymi promieniowanie widzialne czyli światło w zakresie długości fal 380nm÷780nm. Fala świetlna ma długość związana z częstością prędkości jej rozchodzenia się. .

Jeżeli promieniowanie potraktujemy jako strumień cząstek fotonów pozbawionych masy spoczynkowej, ale niosących określoną energie: E=hv, gdzie h -stała Plancka.

Promieniowanie przechodząc przez ośrodek ulega pochłanianiu, które opisuje prawo Beera mówiące, ze padające na ośrodek promieniowanie o określonej długości , ulega w miarę wnikania stopniowemu osłabnięciu według wzoru:

- natężenie promieniowania po przejściu przez ośrodek o grubości d

- natężenie promieniowania padającego na ośrodek

S - stężenie cząstek pochłaniających promieniowanie w ośrodku

- współczynnik absorpcji dla danego ośrodka.

Jeśli opiszemy rozchodzenie się fali elektromagnetycznej przez pojęcia optyki

geometrycznej to zgodnie ze Snelliusem prawa opisujące zachowanie się światła na granicy dwóch ośrodków można sformułować następująco: gdy promień światła pada na granicę dwóch ośrodków to promień odbity padający oraz prostopadła padania leżą w jednej płaszczyźnie i kąt odbicia jest równy kątowi padania .

Dla zjawiska załamania promień padający załamany i prostopadła leżą w jednej płaszczyźnie oraz stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania równa się stosunkowi prędkości światła w pierwszym ośrodku do prędkości światła w drugim ośrodku i nazywamy go względnym współczynnikiem ośrodka drugiego względem pierwszego:

; gdzie

- oznacza, że światło najpierw przechodzi przez ośrodek pierwszy a potem

przez ośrodek drugi

- kąt padania

- kąt załamania

i - prędkości światła w ośrodku pierwszym i drugim.

Uwzględniając zjawisko absorpcji towarzyszące przejściu światła jest funkcją zespoloną:

, gdzie

- część rzeczywista, odpowiada za zjawisko załamania światła;

- część urojona odpowiada za pochłanianie światła przez ośrodek.

Mikroskop składa się z 2 soczewek skupiających ustawionych w odległości większej niż suma ogniskowych zastosowanych soczewek. Przez to że ma bardzo małe pole widzenia w wielu przypadkach potrzebny jest warunek istnienia małych kątów. Pierwsza soczewka czyli obiektyw daje obraz rzeczywisty, ale odwrócony i powiększony. Oglądany przedmiot umieszcza się pod obiektywem w odległości nieco większej niż jego ogniskowa f₁ . Druga soczewka czyli okular o zasadzie działania podobnej do lupy daje obraz urojony powiększony i prosty.

Na rysunku przedstawiony jest sposób powstawania obrazu w mikroskopie.

Metoda wyznaczania współczynnika załamania w naszym przypadku opiera się na obserwacji równoległego przesunięcia wiązki światła po przejściu przez płasko-równoległą płytkę.

Zgodnie z tym rysunkiem załamany w punkcie A promień ulega ponownemu załamaniu w punkcie O. Jeżeli na I powierzchni płytki narysujemy linię, na II krzyżującą się z niąidrugą linię, to na mikroskopie widzi się obraz linii narysowanej na powierzchni II w punkcie O´.

Następnie oznaczając grubość płytki przez

Z trygonometrycznych zależności wynika:

skąd

Dla niewielkich kątów padania i załamania można przyjąć:

Metodologia wykonania pomiarów:

1. Wybrać dwie płytki płasko-równoległe z różnych materiałów i starannie je oczyścić.

2. Śrubą mikrometryczną zmierzyć grubość płytek d. Pomiary powtórzyć 10 razy dla każdej płytki (mierząc w różnych miejscach w okolicy skrzyżowania narysowanych linii).

3. Przygotować mikroskop do pomiaru – ustawić zwierciadło tak, aby pole widzenia było oświetlone.

4. Stawiamy płytkę na stoliku mikroskopu. Podkręcając śrubą przesuwu pionowego, tak ustawiamy mikroskop, aby ostro widoczna była kreska narysowana na górnej powierzchni płytki

5. Kręcąc śrubą znajdująca się na stopce czujnika dołączonego do mikroskopu ustawić wskazanie czujnika d₁ w okolicy 1 mm. Wartość tę zapisać w tabeli.

6. Podnieść stolik tak, aby otrzymać ostry obraz kreski znajdującej się na dolnej powierzchni płytki. Zapisać wskazanie czujnika d₂.

7. Pomiary powtórzyć dziesięciokrotnie. Obliczyć pozorną grubość płytki d’= d_2- d₁.

8. Powtarzamy pomiary od 4-7 dla drugiej płytki.

Przyjmujemy oznaczenia:

- - grubość płytek zmierzona mikrometrem

- - średnia grubość płytek

- - grubość płytek zmierzona za pomocą mikroskopu