Nr ćwiczenia
|
Temat ćwiczenia |
Ocena z teorii |
||
9 |
Współczynnik załamania światła dla ciał stałych |
|
||
Nr zespołu |
Nazwisko i imię |
Ocena zaliczenia ćwiczenia |
||
8 |
Frenkel Szymon |
|
||
Data |
Wydział |
Rok |
Grupa |
Uwagi |
8 marca 2006 r. |
EAIiE |
I |
1 |
|
Cel ćwiczenia
Wyznaczenie współczynnika załamania światła dla ciał stałych metodą mikroskopu.
Teoria
Prawo odbicia - promień padający, odbity i normalna do powierzchni odbicia są współpłaszczyznowe. Dodatkowo, kąt padania jest równy kątowi odbicia.
Zasada Huygensa - wszystkie punkty czoła fali można uważać za źródła nowych fal kulistych. Położenie czoła fali po czasie t będzie dane przez powierzchnię styczną do tych fal kulistych.
Dyspersja - zjawisko zależności prędkości fali świetlnej od współczynnika załamania tego ośrodka oraz od częstotliwości drgań przechodzącej fali. Wraz ze wzrostem częstotliwości fali maleje jej prędkość, a rośnie współczynnik załamania.
Całkowite wewnętrzne odbicie - zjawisko, w którym nie zachodzi załamanie fali na powierzchni łamiącej. Zachodzi ono, gdy kąt padający jest większy od kąta granicznego Θg, danego wzorem:
Współczynnik załamania - gdy wiązka światła przechodzi przez dwa ośrodki o różnych własnościach optycznych, to na powierzchni granicznej częściowo zostaje odbita a częściowo przechodzi do drugiego środowiska, ulegając załamaniu (refrakcji).
Prawo załamania ma postać :
,
gdzie
jest kątem padania,
jest kątem załamania, natomiast
jest stałą, zwaną współczynnikiem załamania ośrodka 2 względem ośrodka 1. Współczynnik ten zależy od długości fali światła padającego. Z tego względu załamanie może być wykorzystane do rozłożenia wiązki światła na składowe o różnych długościach fali (barwach).
Dla małych kątów
i
prawo załamania możemy wyrazić jako :
Ponadto współczynnik n możemy wyrazić jako stosunek prędkości fali światła w każdym z ośrodków :
.
Wskutek załamania światła odległości przedmiotów umieszczonych w środowisku optycznie gęstszym obserwowane z powietrza wydają się mniejsze. Szyba sprawia wrażenie cieńszej, niż jest w rzeczywistości, przedmioty w wodzie wydają się bliższe powierzchni itd. Zjawisko to można prześledzić analizując bieg promienia w płytce płaskorównoległej.
Promień OA prostopadły do powierzchni granicznej wychodzi bez załamania, natomiast OB tworzy z normalną wewnątrz szkła kąt β, a w powietrzu kąt α, większy od β wskutek załamania. Obserwowane promienie wychodzące z płytki są rozbieżne, ich przedłużenia przecinają się w punkcie O1 tworząc obraz pozorny. Odległość O1A równa h stanowi pozorną grubość płytki, podczas, gdy AO = d jest grubością rzeczywistą.
Ponieważ a dla małych kątów
widać z rysunku, że .
1