1. Zagadnienia teoretyczne:

Równania Maxwella przewidują istnienie fal elektromagnetycznych o prędkości rozchodzenia

się w próżni:

Gdzie c - prędkość światła w próżni, ε₀ - przenikalność elektryczna próżni, μ₀ - przenikalność magnetyczna próżni

Odległość miedzy najbliższymi punktami posiadającymi tę samą fazę nazywamy długością fali. Związek między długością i okresem jest prędkością fali:

v = λ / T

lub

v = λ * f

Gdzie: λ - długość fali, f - jej częstotliwość, T - okres

Okres to czas wykonania jednego pełnego drgania, czyli czas pomiędzy wystąpieniami tej samej fazy ruchu drgającego. W najogólniejszym znaczeniu, okresem nazywamy najmniejszy czas potrzebny na powtórzenie się wzoru oscylacji. Dla fali oznacza to odcinek czasu pomiędzy dwoma punktami fali o tej samej fazie, czyli np. między dwoma kolejnymi szczytami lub dolinami.

Z innymi parametrami ruchu okresowego wiążą go następujące zależności:

T = 1 / f

Gdzie: f – częstotliwość

T = λ / v

gdzie: λ - długość fali, v –prędkość rozchodzenia się fali

Prędkość fazowa fali jest to prędkość, z jaką rozchodzą się miejsca fali o tej samej fazie.

Prędkość grupowa – wielkość opisująca rozchodzenie się fal nieharmonicznych to znaczy innych niż sinusoidalne, w sytuacji, gdy natężenie fali nie wpływa na prędkość ruchu fali.

Odbicie światła

Współczynnik załamania ośrodka jest miarą zmiany prędkości rozchodzenia się fali w danym ośrodku w stosunku do prędkości w innym ośrodku (pewnym ośrodku odniesienia). Dokładniej jest on równy stosunkowi prędkości fazowej fali w ośrodku odniesienia do prędkości fazowej fali w danym ośrodka:

Całkowite wewnętrzne odbicie

Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia światła zachodzi, gdy światło przechodzące w ośrodku gęstszym optycznie dotrze do ośrodka rzadszego optycznie po kątem większym niż pewien kąt graniczny określony przez współczynnik załamania jednego ośrodka względem drugiego.

Całkowite wewnętrzne odbicie używane jest miedzy innymi w światłowodach i przyrządach optycznych

2. Kroki obliczania (dla prędkości światła w powietrzu):

1) Obliczam średnie położeń zwierciadła x_1-śr i x_2-śr oraz Δx_śr

2) Obliczam prędkość światła w powietrzu ze wzoru:

Częstotliwość f wynosi 50.05 MHz, co jest równe 50050000 Hz

Δx to moduł z różnicy średnich położeń zwierciadła x_1-śr i x_2-śr

3) Obliczam niepewności pomiarowe: u(x_1-śr), u(x_2-śr), u(Δx_śr), Δc_p

n oznacza ilość pomiarów, w tym przypadku n = 10

u(f) =0,01MHz = 10⁴ Hz = 10000 Hz

f= 50.05 MHz = 50050000 Hz

3. Kroki obliczania (dla prędkości światła w cieczy):

1) Obliczam średnie położeń zwierciadła x_1-śr i x_2-śr oraz Δx_śr

2) Obliczam prędkość światła w cieczy ze wzoru:

l₀ – długość kuwety z woda, w naszym przypadku 1,02 m = 102 cm

3) Obliczam niepewności pomiarowe: u(x_1-śr), u(x_2-śr), u(Δx_śr), Δc_c

Wzory podano wyżej (po za wzorem na u(c_c)), wyniki znajdują się w tabeli.

4. Wnioski:

Po przeprowadzeniu pomiarów i niezbędnych obliczeń uzyskaliśmy wyniki bardzo zbliżone do danych teoretycznych: Prędkość światła w wodzie to 2.249*10⁸ m/s, nasz wynik to 2.145*10⁸, błąd wynosi 1,05 %. Prędkość światła w powietrzu to 2,907*10⁸ m/s, nasz wynik to 2,931*10⁸, błąd wynosi 1%