OPISTE~1 2, Opis teoretyczny


Opis teoretyczny

Celem ćwiczenia jest pomiar współczynnika załamania światła dla ciał stałych, przy użyciu mikroskopu oraz metodą refraktometru Abbego.

Bezwzględny współczynnik załamania ośrodka n określa się wzorem:

(1)

gdzie c i v są prędkościami światła, odpowiednio w próżni i w ośrodku.

Prędkość światła w różnych ośrodkach może być różna, a więc różne są współczynniki załamania różnych substancji.

Jeśli wiązka światła pada na granicę dwóch ośrodków o różnych współczynnikach załamania n1 i n2, wówczas częściowo zostaje odbita, a częściowo przechodzi do drugiego ośrodka ulegając załamaniu. Zgodnie z prawem Snelliusa promień padający, odbity i załamany oraz normalna do granicy rozdziału ośrodków leżą w jednej płaszczyźnie, a stosunek sinusa kąta padania α do sinusa kąta załamania β jest stały dla danego ośrodka i równy współczynnikowi załamania ja we wzorze:

(2)

Współczynnik n12 zwany jest względnym współczynnikiem załamania ośrodka drugiego względem ośrodka pierwszego.

Jeżeli światło przechodzi przez granicę ośrodków, gdzie n1 > n2, to w miarę wzrostu kąta padania α, rośnie także większy od niego kąt załamania β i przy tzw. kącie granicznym αgr kąt załamania osiąga wartość 90°. Wszystkie promienie padające na powierzchnię graniczną pod kątem większym od kąta granicznego zostają od tej powierzchni całkowicie odbite. Mówimy wtedy o zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia. Ze wzoru (2) otrzymujemy:

(3)

Na powyższej zależności oparta jest zasada działania refraktometru Abbego.

Wyznaczanie współczynnika załamania światła dla ciał stałych przy użyciu mikroskopu.

Załamanie światła w ośrodku optycznie gęstszym sprawia wrażenie, że przedmiot umieszczony w tym ośrodku i obserwowany z ośrodka optycznie rzadszego wydaje się nam bliższy i cieńszy niż w rzeczywistości. Wykorzystanie tej obserwacji pozwala wyznaczyć współczynnik załamania przeźroczystych ośrodków. Pomiar sprowadza się do określenia położeń obrazów dolnej i górnej powierzchni płytki płaskorównoległej. Prześledźmy bieg promieni światła przedstawiony na rys 1.

Rys 1. Przejście światła przez płytkę

płaskorównoległą.

Promień OA prostopadły do powierzchni granicznej przechodzi przez płytkę bez załamania, natomiast promień OB dwukrotnie się załamuje w punkcie O i B. Przedłużenia promieni wychodzących z płytki przecinają się w punkcie O' tworząc pozorny obraz punktu O. Obserwujemy pozorne podniesienie obrazu na wysokość OO'. Odległość O'A=h stanowi pozorną grubość płytki, podczas gdy odległość OA=d jest jej grubością rzeczywistą.

Ponieważ , a dla małych kątów możemy przyjąć:

(4)

to po przeanalizowaniu trójkątów ABO i ABO' widać, że:

(5)

Wielkości d i h możemy wyznaczyć eksperymentalnie.

Wyznaczanie współczynnika załamania światła dla cieczy metodą refraktometru Abbego.

Zasadniczą częścią refraktometru Abbego są dwa pryzmaty P1 i P2 zbudowane ze szkła o dużym współczynniku załamania. Badana ciecz wypełnia płasko-równoległą szczelinę o około 0,1mm grubości, znajdująca się między pryzmatami.

Zasadę działania refraktometru przedstawiono na rys. 2.

Rys. 2. Zasada działania refraktometru Abbego.

Promienie wychodzące z pryzmatu P1 padają pod różnymi kątami na granicę szkło - ciecz ulegając częściowemu załamaniu i odbiciu. Załamane promienie przechodzą przez pryzmat P2, a po wyjściu załamują się ponownie oświetlając pole widzenia lunetki L refraktometru. Promienie padające na ciecz pod kątem większym od granicznego ulegają całkowitemu wewnętrznemu odbiciu w pryzmacie P1, a więc nie trafiają do lunetki stąd zaciemnienie części pola widzenia. Zmieniając położenie lunetki obserwujemy pojawianie się lub znikanie światła w jej polu widzenia. Prawidłowe ustawienie lunetki odpowiada przypadkowi, gdy jedna połowa pola widzenia jest jasna, a druga ciemna. Wartość współczynnika załamania odczytujemy w drugiej pomocniczej lunetce na skali sprzężonej z kątem obrotu pryzmatów. Kompensator wmontowany w tubus lunetki pozwala zniwelować nieostrą granicę jaka może powstać między jasnym i ciemnym polem wskutek stosowania źródła światła białego.

Wyznaczanie współczynnika załamania dla ciał stałych przy użyciu mikroskopu.

Zmierzyliśmy suwmiarką rzeczywistą grubość płytek d w pobliżu naniesionych kresek. Grubości płytek znajdują się na pierwszej stronie. Następnie zmierzyliśmy pozorną grubość płytek h, przy pomocy mikroskopu. W tym celu umieściliśmy płytkę szklaną na stoliku mikroskopu. Ustawiliśmy tubus mikroskopu na ostre widzenie kreski dolnej. Zmierzyliśmy odległość pomiędzy mosiężnymi bolcami. Podobnie wykonaliśmy pomiar dla kreski górnej. Wszystkie pomiary wykonaliśmy 5-krotnie, a wyniki zapisaliśmy na stronie pierwszej.

Grubość pozorna jest odległością między dolną, a górną kreską. Współczynnik załamania obliczymy korzystając ze wzoru (5).

58,24

50,82

7,42

10,18

1,371968

58,2

50,8

7,4

1,375676

58,22

50,84

7,38

1,379404

58,22

50,82

7,4

1,375676

58,2

50,84

7,36

1,383152

Wyznaczanie współczynnika załamania światła cieczy metodą refraktometru Abbego.

Wprowadziliśmy kilka kropel wody destylowanej (propanolu i acetonu) do refraktometru, a następnie poprzez obrót pryzmatów szukaliśmy granicę cienia.

Korzystając ze wzoru (3) obliczamy współczynnik załamania dla badanych cieczy.

Ciecz

αgr

n = sin αgr

Woda destylowana

1,329

Propanol

1,366

Aceton

1,340



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
OPIS TEORETYCZNY
Opis teoretyczny
OPISTE~1 4, OPIS TECHNICZNY
OPIS TEORETYCZNY
Opistech, OPIS TECHNICZNY
10 haseł- opis, Teoretyczne podstawy wychowania, ćwiczenia
Opis teoretyczny
Opis teoretyczny
kolo 2 02, OPIS TEORETYCZNY
18, 18, Opis teoretyczny
Opis teoretyczny lab 1
teoretyczne podstawy wycho opis zagadbien egzamin
Opis techniczny, Opistechniczny
32 opis zagadnien, OMÓWIENIE ZAGADNIEŃ TEORETYCZNYCH
Opis techniczny, Opistechniczny.ola, Opis techniczny:
poprawiam opis techniczny, BUDOWNICTWO, INŻ, semestr 5, Konstrukcje Metalowe, opistechniczny
Ekonomia-sciaga, Ekonomia-nauka,której celem jest opis kategorii i zjawisk gospodarczych oraz ich an
Opis zawodu Prawnik teoretyk, Opis-stanowiska-pracy-DOC

więcej podobnych podstron