Przebieg doświadczenia

Przy wyznaczeniu współczynnika załamania ciał stałych pomiary wykonywałem za pomocą mikroskopu suwmiarki. Najpierw zmierzyłem grubość badanej płytki, a następnie mierzyłem grubość pozorną. W tym celu ustawiałem mikroskop tak aby wyraźnie widzieć dolną, a następnie górną linię narysowaną na płytce i mierzyłem odległość między bolcami zamontowanymi w obudowie mikroskopu. Zarówno dla płytki z pleksiglasu jak i ze szkła pomiar taki wykonałem pięciokrotnie.

Przy wyznaczeniu współczynnika załamania cieczy po wprowadzeniu do refraktometru parę kropel danej cieczy i po odpowiednim ustawieniu obrazu odczytywałem skalę mikroskopu. Pomiar taki wykonałem dla wody destylowanej i dla roztworu cukru o dwóch różnych stężeniach.

Opracowanie wyników

Przy wyznaczeniu współczynnika załamania ciał stałych najpierw liczę średnią arytmetyczną z uzyskanych pomiarów.

Dla szkła:

Pomiar	I	II	III	IV	V	średnia
Grubość[mm]	19,88	19,88	19,88	19,86	19,88	19,88
Kreska górna[mm]	74,58	74,68	74,6	74,62	74,66
Kreska dolna[mm]	60,44	60,36	60,4	60,44	60,44
Grubość pozorna[mm]	14,14	14,32	14,2	14,18	14,22	14,21

Dla pleksiglasu:

Pomiar	I	II	III	IV	V	średnia
Grubość[mm]	10,1	10,04	10,02	9,98	10,14	10,06
Kreska górna[mm]	73,34	73,46	73,34	73,32	73,34
Kreska dolna[mm]	66,74	66,58	66,6	66,64	66,58
Grubość pozorna[mm]	6,6	6,88	6,74	6,68	6,76	6,73

Przy takich wartościach liczbowych współczynnik załamania jest stosunkiem grubości rzeczywistej do grubości pozornej. Zatem współczynnik załamania dla szkła wynosi n_szk=1,398 a dla pleksiglasu n_pl=1,494.

Nie mogę sporządzić wykresu zależności współczynnika załamania roztworu cukru od jego stężenia bo nie dysponuję odpowiednimi wartościami liczbowymi. Znam jedynie współczynnik załamania wody destylowanej n_wody=1,325 oraz wody o dużym i małym stężeniu cukru. Dla małego stężenia cukru n=1,359 dla stężenia dużego n=1,382. Z otrzymanych wyników mogę jedynie wywnioskować, że wraz ze wzrostem stężenia cukru w roztworze wzrasta wartość współczynnika załamania.

Ocena błędów

Błąd dla współczynnika załamania ciał stałych obliczam metodą średniej kwadratowej. W opisie do doświadczenia zalecana jest metoda różniczki zupełnej, jednak myślę, że w wypadku gdy mamy pięć pomiarów ten sposób nie wydaje się najlepszy. Policzony tą metodą błąd dla współczynnika załamania szkła wynosi Δn_szk=0,002 a dla pleksiglasu Δn_pl=0,011. Zatem ostateczny wynik to: dla szkła Δn_szk=1,398±0,002 a dla pleksiglasu Δn_pl=1,494±0,011.

Wnioski

Porównując otrzymane wyniki z wartościami tablicowymi współczynnika załamania rezultat doświadczenia wydaje się być wiarygodny. Dla pleksiglasu wartość ta wynosi n_pl=1,49 czyli prawie identycznie jak w moim doświadczeniu. Natomiast dla szkła wynik nie wyszedł zgodnie z przewidywaniami. W zależności od rodzaju szkła współczynnik załamania ma wartość od n=1,459 do n=1,900. Jak widać jest do wartość w niewielkim stopniu odbiegająca od tej otrzymanej przez mnie. Różnica ta waha się w okolicy ok. 10%. Otrzymane wyniki wydają się być poprawne, przez co wnioskuję, że prawidłowo wykonałem tą część doświadczenia. Trochę niepokojący może być fakt, że współczynnik załamania szkła wyszedł mniejszy niż dla pleksiglasu, jednak tak mała rozbieżność jak 10% może być pewnym niewielkim błędem który wykonałem za każdym razem przy przeprowadzaniu pomiarów. Należy także wziąć pod uwagę to, że na wynik doświadczenia mógł mieć wpływ fakt, iż noszę okulary, a pomiarów dokonałem bez nich. Poza tym kreski na płytkach były niezbyt wyraźne, a nie miałem możliwości ich poprawienia. Przy konsultowaniu doświadczenia z kolegą dowiedziałem się, że podobno płytki nie są dokładnie równoległe. Jednak nie miałem żadnej możliwości aby to później zbadać.

Podczas badania współczynnika załamania cieczy napotkałem na liczne komplikacje. O ile zbadanie go dla wody destylowanej nie sprawiało kłopotów, to dla roztworu cukru nie było to takie proste. Miałem poważne kłopoty z ustawieniem przyrządu oraz z prawidłowym zaobserwowaniem zaciemnionej połowy obiektywu. Dopiero po uzyskaniu pomocy od opiekuna prowadzącego udało się uzyskać w miarę poprawne wyniki pomiarowe.

---