Wartości średnie wskazań czujnika na ostrość górnej/dolnej powierzchni
|
D1śr |
D2śr |
Szkło |
5,958mm |
8,645mm |
Pleksiglas |
7,931mm |
9,363mm |
Obliczam grubość pozorną jako różnicę średnich odległości D1, D2. Jako grubość rzeczywistą przyjmuję średnią arytmetyczną 4 pomiarów śrubą mikrometryczną.
Obliczam błąd średni kwadratowy a następnie błąd grubości pozornej.
Błąd średni kwadratowy pojedynczego pomiaru D: (n - ilość prób)
Błąd wartości średniej pomiaru (odczytu):
Podczas pomiaru, dochodzi jeszcze błąd przyrządów pomiarowych (w tym ćwiczeniu wszystkie urządzenia miernicze miały błąd maksymalny DX = 0.01mm). Błąd całkowity wyraża się więc wzorem:
|
sD1 |
DD1śr |
DD1cał. |
sD2 |
DD2śr |
DD2cał. |
Szkło |
0,031mm |
0,01mm |
@0,014mm |
0,047mm |
0,015mm |
@0,018mm |
Pleksiglas |
0,018mm |
0,007mm |
@0,012mm |
0,038mm |
0,012mm |
@0,016mm |
Grubość pozorna jest różnicą średnich odległości D1,D2 więc błąd bezwzględny będzie sumą błędów całkowitych:
|
Błąd całkowity grubości pozornej Dh |
Szkło |
0,032mm |
Pleksiglas |
0,028mm |
Obliczam błąd wyznaczenia wartości współczynnika załamania N. Korzystając z metody pochodnej logarytmicznej:
SZKŁO:
czyli:
PLEKSIGLAS:
czyli:
Ostatecznie:
Szkło |
N = 1,512 0,022 |
Pleksiglas |
N = 1,460 0,036 |
Dyskusja rozwiązania w zależności od długości fali.
Dla szkła współczynnik załamania wynosi: 1.531 (światło fioletowe) i 1.519 (światło czerwone). Widać więc, że na podstawie otrzymanych danych i błędu bezwzględnego 0,022 nie da się jednoznacznie wyznaczyć zależności współczynnika załamania szkła od długości fali. Podobnie dla pleksiglasu.
Wnioski
Idea pomiaru współczynnika załamania poprzez pomiar grubości rzeczywistej i pozornej pozwala uzyskać dość dokładne wyniki. W wykonywanym przeze mnie ćwiczeniu największy błąd był wprowadzany przez śruby mikrometryczne. Dziwić może fakt, że pomiar dla pleksi jest dużo bardziej niedokładny niż dla szkła. Otóż w przeciwieństwie do szkła, płytka z pleksi nie ma jednoznacznie określonej grubości. Podczas 4 pomiarów które wykonaliśmy, grubość różniła się aż o 0,1mm. Jako wartość rzeczywistą przyjąłem więc średnią grubość z tych pomiarów. Również (mój błąd, mogłem sprawdzić to wcześniej), po wykonaniu wszystkich pomiarów grubości rzeczywistej śrubą, stwierdziłem że nie była ona skalibrowana, i przy zerowej szczelinie pokazywała -0,45mm, więc wszystkie zmierzone wartości zwiększyłem o stałą B=0,45mm. Wartości współczynnika załamania szkła są bliskie tablicowym, więc wydaje mi się ze obliczony błąd maksymalny 0,022 jest znacznie zawyżony. Co do pleksi to różni się więcej od tablicowej wartości 1,48 lecz uwzględniając błąd, wszystko jest w normie.
|
Grubość rzeczywista |
Grubość pozorna |
N |
Szkło |
4,07 mm |
2,687mm |
1,5147 |
Pleksiglas |
2,09mm |
1,432mm |
1,4595 |