301			Wydział Fizyki Technicznej	Semestr 2	Grupa 2 nr lab.
Prowadzący: dr J.Ruczkowski	przygotowanie	wykonanie	ocena

Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą

najmniejszego odchylenia w pryzmacie

Załamanie światła na powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki opisane jest prawem Snella

(301.1)

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

Gdy pierwszy z ośrodków jest próżnią, równanie (301.1) definiuje bezwzględny współczynnik załamania, w innych przypadkach współczynnik względny.

Prawa Snella w postaci (301.1) 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 naszym ćwiczeniu wykorzystujemy tylko dwie płaszczyzny pryzmatu, tworzące między sobą kąt ϕ, zwany kątem łamiącym.

Promień świetlny na pryzmat ulega dwukrotnemu załamaniu i zostaje odchylony o pewien kąt δ (rys. 301.1), zależny od kąta padania α oraz od kąta łamiącego ϕ . Na podstawie rysunku możemy wyrazić kąt odchylenia następująco.

(301.2)

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 - najmniejszy z możliwych dla danego pryzmatu

Biorąc ponadto pod uwagę, że 2β = ϕ , możemy przekształcić równanie (301.2) do postaci

(301.3)

Podstawiając wyrażone powyżej wartości α i β do wzoru (301.1), definiującego współczynnik załamania, otrzymamy

(301.4)

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

Pomiary i obliczenia:

Maksymalna przepuszczalność filtrów
Nr filtru	3	4
λ [nm]	675	656

	Pryzmat I	Pryzmat II
δO	123^O53^/	121^O22^/
αL	188^O09^/	187 ^O31^/
αP	67^O56^/	66^O54 ^/
ϕ	60^O06^/	60^O18^/

PRYZMAT I
Nr filtra
3
4
5
6
7
8
9

PRYZMAT II
Nr filtra
3
4
5
6
7
8
9

Zastosowane wzory:

Rachunek błędów:

Błąd odczytu kątów wynosi 1^/ (0,01666666).

Błąd obliczeń kąta łamiącego ϕ obliczono ze wzoru:

natomiast błąd obliczeń kąta najmniejszego odchylenia δ_min ze wzoru:

Błąd obliczeń współczynnika załamania światła n jest liczony ze wzoru:

czyli:

Wykres zależności n=f(λ).

Wartość kąta najmniejszego odchylenia maleje wraz ze wzrostem długości fali.

Jak wynika z powyższego wykresu wartość współczynnika załamania światła maleje wraz ze wzrostem długości światła padającego na pryzmat.