POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT FIZYKI	Sprawozdanie z ćwiczenia Nr 75
Krzysztof Bielski.	Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania cieczy i ciał stałych.
Wydział mechaniczny Rok III	Data:	Ocena:

1. Wstęp.

Celem doświadczenia było badanie współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu. Współczynnik załamania światła opisuje sposób oddziaływania fali elektromagnetycznej (w szczególności światła) z materią. Charakteryzuje kąt pod jakim załamie się padająca wiązka fali elektromagnetycznej przechodząc poprzez granicę dwóch ośrodków fizycznych .

Jak widać na rysunku obok, przedstawiającym bieg promieni światła poprzez prostopadłościenną płytkę, można, z powstałych w ten sposób trójkątów, wyprowadzić następującą zależność:

Dla małych kątów L i B z dobrym przybliżeniem można zastąpić tangensy sinusami. Otrzymujemy wówczas:

gdzie n jest współczynnikiem załamania światła danej próbki względem powietrza. Sam pomiar sprowadza się do zmierzenia wielkości d i h. Za pomocą mikroskopu wykonuje się to poprzez ustawienie ostrości przyrządu na dolnej powierzchni płytki i wyzerowaniu go (pomiar a), a następnie ustawieniu ostrości na obrazie dolnej powierzchni (pomiar b) oraz na powierzchni górnej. Wtedy d=c-a, a h=c-b.

2. Tabele pomiarów i wyników.

2.1. Próbka nr.1 (prawdopodobnie szkło laboratoryjne).

	Wielkości fizyczne i ich błędy
Lp.	pomiar a [mm]	pomiar b[mm]	b	pomiar c[mm]	c	d=c-a	d=c	h=c-b	h= b+c	n	n
	Wymiary wielkości fizycznych
1	0	0.55	0.015	1.75	-0.0243
2	0	0.57	-0.005	1.70	0.0257
3	0	0.56	0.005	1.71	0.0157
4	0	0.58	-0.015	1.75	-0.0243
Wart. śr.	0	0.565	0.02	1.7257	0.042	1.7257	0.042	1.1607	0.062	1.4868	0.12
Wynik	a=0	b=0.570.02			c=1.730.042			d=1.730.042			h=1.160.062			n=1.50.12

2.2. Próbka nr 2(szkło laboratoryjne):

	Wielkości fizyczne i ich błędy
Lp.	pomiar a[mm]		pomiar b[mm]	b		pomiar c[mm]		c		d=c-a		d=c		h=c-b		h= b+c		n		n
	Wymiary wielkości fizycznych
1	0	0.56			-0.007		1.65		0.0238
2	0	0.54			0.0136		1.645		0.0288
3	0	0.555			0.0013		1.69		-0.0162
4	0	0.57			-0.014		1.71		-0.0362
Wart. śr.	0	0.5563			0.02		1.6738		0.05		1.6738		0.05		1.1175		0.07		1.4978		0.14
Wynik	a=0	b=0.560.02						c=1.670.05					d=1.670.05					h=1.160.062					n=1.50.14

2.3. Próbka nr 3(szkło):

	Wielkości fizyczne i ich błędy
Lp.	pomiar a[mm]	pomiar b[mm]	b	pomiar c[mm]	c	d=c-a	d=c		h=c-b	h= b+c	n		n
	Wymiary wielkości fizycznych
1	0	0.60	0.0013	1.71	0.0013
2	0	0.60	0.0013	1.73	-0.0187
3	0	0.595	0.0063	1.70	0.0113
4	0	0.61	-0.009	1.705	0.0063
Wart. śr.	0	0.6013	0.011	1.7113	0.021	1.7113	0.021		1.11	0.032	1.5417		0.064
Wynik	a=0	b=0.560.02			c=1.670.05			d=1.670.05			h=1.160.062					n=1.540.064

2.4. Próbka nr 4(olej parafinowy):

	Wielkości fizyczne i ich błędy
Lp.	pomiar a[mm]		pomiar b[mm]		b		pomiar c[mm]		c		d=c-a		d=c		h=c-b		h= b+c			n		n
	Wymiary wielkości fizycznych
1	0	0.12		-0.011		0.65		-0.005
2	0	0.10		0.0088		0.635		0.01
3	0	0.115		-0.006		0.65		-0.005
4	0	0.10		0.0088		0.645		0.0
Wart. śr.	0	0.1088		0.016		0.645		0.011		0.645		0.011		0.5362		0.027			1.2029		0.082
Wynik	a=0	b=0.100.016					c=0.650.011					d=0.650.011					h=0.540.027					n=1.200.082

2.5. Próbka nr 5(olejek cedrowy):

	Wielkości fizyczne i ich błędy
Lp.	pomiar a[mm]	pomiar b[mm]	b		pomiar c[mm]	c		d=c-a	d=c		h=c-b	h= b+c		n	n
	Wymiary wielkości fizycznych
1	0	0.89	0.0025		3.01	-0.0062
2	0	0.90	-0.008		3.01	-0.0062
3	0	0.89	0.0025		3.005	-0.0012
4	0	0.89	0.0025		2.99	0.0138
Wart. śr.	0	0.8925	0.01		3.0038	0.015		3.0038	0.015		2.1113	0.025		1.423	0.024
Wynik	a=0	b=0.890.01			c=3.000.015				d=3.000.015				h=2.110.025				n=1.420.024

Uwaga:pomiar a został podany bez błędu ponieważ każdorazowo był zerowany.

3. Przykładowe obliczenie współczynnika próbki nr 1:

4. Przykładowe obliczenia błędów próbki nr1:

4.1. Błędy poszczególnych pomiarów:

4.2. Błąd b

Liczony jest metodą Studenta-Fishera dla =0.98:

4.3. Błąd d

Liczony jest metodą różniczki zupełnej i obliczany ze wzoru:

4.4. Błąd n

Liczony jest metodą różniczki zupełnej i obliczany ze wzoru:

5. Dyskusja błędów.

W największym stopniu na dokładność wykonanych pomiarów wpłynęła trudność w jednoznacznym odczycie pomiarów a, b i c określanych subiektywną ostrością obrazu. Do błędów przyczyniły się także same preparaty, które nie musiały być idealnie płaskie. W pomiarze współczynnika załamania cieczy znaczący wpływ miały kłopoty w jednoznacznym ocenieniu grubości warstwy cieczy mierzone przy użyciu częściowo tonącego pyłu. W pomiarze ciał stałych niejednoznaczność wprowadzała bardzo trudna do ocenienia głębokość rysy na jej powierzchni. Natomiast dokładność samego przyrządu (0.005 mm) była wystarczająca.

4

---