Temat: Wyznaczenie względnego współczynnika załamania światła dla

przeźroczystego ośrodka przy pomocy mikroskopu

Zagadnienia do samodzielnego opracowania :

1. Widmo promieniowania elektromagnetycznego.

2. Zjawiska towarzyszące przejściu promieniowania elektromagnetycznego przez ośrodek różny od próżni.

3. Zasada działania mikroskopu.

Wykonanie ćwiczenia:

Przyrządy:

mikroskop, źródło światła, śruba mikrometryczna, dwie płytki płaskorównoległe.

Kolejność czynności:

1. Przygotować mikroskop do pomiarów ustawiając równo oświetlone pole widzenia.

2. Dwie płaskorównoległe płytki o różnych grubościach wykonane z różnych materiałów starannie oczyścić.

3. Śrubą mikrometryczną zmierzyć grubość płytek. Pomiary powtórzyć 10 razy dla każdej płytki, wyniki umieścić w tabeli.

4. Ustawić zmierzoną płytkę na stoliku mikroskopu, pokręcając śrubą przesuwu pionowego ustawić mikroskop tak, aby widoczna była ostra kreska narysowana na górnej powierzchni płytki.

5. Kręcąc śrubą znajdującą się w stopce mikrometru ustawić wskazanie zerowe.

6. Obniżyć obiektyw tak, aby otrzymać ostry obraz kreski znajdującej się na dolnej powierzchni płytki.

7.Odczytać wskazanie mikrometru.

8. Pomiary powtórzyć kilkakrotnie.

9. Powtórzyć pomiary omówione w punktach 4 - 7 dla drugiej płytki.

10. Aby oszacować błąd d jakim obarczony jest pomiar pozornej grubości płytki należy ustawić obiektyw mikroskopu tak, by obraz kreski znajdującej się na dolnej powierzchni był ostry, a następnie kręcić śrubą przesuwu pionowego aż do zauważenia minimalnej zmiany ostrości obrazu. Odczytać pomiar i obliczyć odcinek d1 o jaki zmienia się położenie obiektywu. Podobnie oszacować d2 tj. zmianę położenia układu optycznego mikroskopu w kierunku przeciwnym wywołającą zauważalną zmianę ostrości obrazu.

11. Błędy współczynnika załamania n1 i n2 obliczyć wykorzystując metodę różniczki zupełnej.

d1 , d2 - wartość grubości płytek

dśr1 , dśr2 - średnie wartości grubości płytek

d1 , d2 - wartości grubości płytek mierzone przy pomocy mikroskopu

d , d - błędy pomiaru mikrometrem i mikroskopem

d1	dśr1	d1	n1	d2	dśr2	d2	n2	n1n1	n2n2
[mm]	[mm]	[mm]		[mm]	[mm]	[mm]
3.65	3.641	2.27	1.5865	3.46	3.4855	2.32	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.63	3.641	2.41	1.5865	3.45	3.4855	2.15	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.65	3.641	2.29	1.5865	3.46	3.4855	2.22	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.61	3.641	2.29	1.5865	3.44	3.4855	2.31	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.62	3.641	2.32	1.5865	3.47	3.4855	2.14	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.63	3.641	2.38	1.5865	3.48	3.4855	2.16	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.62	3.641	2.26	1.5865	3.48	3.4855	2.20	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.58	3.641	2.35	1.5865	3.48	3.4855	2.25	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.60	3.641	2.25	1.5865	3.47	3.4855	2.18	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894
3.59	3.641	2.31	1.5856	3.48	3.4855	2.16	1.7346	1.5865±Δ0.716	1.7346±Δ0.894

Błędy bezwzględne:

d = 0,01 mm

d = 1,03 mm

Ogólnie:

ponieważ d' , d , d , d' 0

Tak więc :

Błędy względne:

Wnioski :

Metoda wyznaczania współczynnika załamania przy pomocy mikroskopu oparta jest na obserwacji równoległego przesunięcia wiązki światła po przejściu przez płasko-równoległą płytkę. Wyznaczaliśmy względny (względem powietrza) współczynnik załamania światła dla dwóch płytek : (d1) z pleksy

(d2) szklanej.

Mimo, że nie znamy rodzaju badanego szkła możemy ocenić poprawność wykonanych obliczeń, gdyż różnice pomiędzy granicznymi współczynnikami załamania dla różnych gatunków szkieł mieszczą się w błędzie obliczonym w ćwiczeniu (n2=0,894).

Wartość współczynnika załamania względem powietrza dla szkła kwarcowego wynosi n=1,4584 , dla szkła ołowiowego n=1,7549. Tak więc współczynnik załamania wyznaczony w ćwiczeniu jest poprawny (w granicach błędu).

Duże błędy współczynnika załamania (45,1 i 51,5) wynikają z tego, że, otrzymaliśmy duży błąd pozornej grubości płytki d'=1,03mm. Czego powodem było zastosowanie zbyt małego powiększenia mikroskopu (16). przy takim powiększeniu zauważalne zmiany ostrości obrazu były zauważalne dopiero po przesunięciu obiektywu o około 1mm (dokładniej o d'=1,03mm).

Stosując większe powiększenia moglibyśmy wyznaczyć błędy a także pozorną grubość płytek (d'1 d'2) z większą dokładnością.

---