Nr ćwiczenia 301	Data 2.10.2006	Imię i nazwisko Kamil Grzelak Jakub Grabski	Wydział Elektryczny	Semestr I	Grupa A1 nr lab. 1
prowadzący dr Mirosława Bertrandt			przygotowanie	wykonanie	ocena

Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą najmniejszego odchylenia w pryzmacie

1. Podstawy teoretyczne

Załamaniem światła nazywamy zmianę kierunku rozchodzenia się promieni świetlnych, gdy światło pada na granicę dwóch różnych ośrodków. Załamanie światła jest spowodowane różnicą prędkości światła w zależności od ośrodka.

Normalną nazywamy prostą przechodzącą przez punkt, w którym załamuje się światło i która jest prostopadła do powierzchni w tym punkcie.

Kąt
pomiędzy promieniem padającym i normalną nazywamy kątem padania, a kąt
zawarty pomiędzy promieniem załamanym i normalną nazywamy kątem załamania.

Prawo załamania światła jest nazywane prawem Snella. Mówi ono o tym, że promień padający, przechodząc z ośrodka optycznie rzadszego do ośrodka optycznie gęstszego, załamuje się ku normalnej, a stosunek
jest stały, gdzie wielkość n nazywamy współczynnikiem załamania światła ośrodka, do którego promień wchodzi względem ośrodka, z którego wychodzi.

Prawa Snella w postaci wzoru podanego powyżej nie używa się do praktycznego wyznaczania współczynnika załamania światła ze względu na niedogodności i niedokładności związane z pomiarem kąta padania i załamania. Można je jednak zastosować przy wyznaczaniu współczynnika załamania światła w pryzmacie, gdzie kąty
i
można wyrazić za pomocą innych kątów.

Terminem pryzmat określa się ciało z przezroczystego materiału (np. szkła lub kwarcu), w kształcie graniastosłupa, najczęściej o podstawie trójkąta, z dwiema gładko oszlifowanymi ściankami, na których załamuje się światło. W pryzmacie dochodzi do zjawiska dyspersji, czyli rozszczepienia światła. Światło białe po przejściu przez wąską podłużną szczelinę pada na pryzmat, ulega dwukrotnie załamaniu na ścianach łamiących pryzmatu oraz rozszczepieniu barwnemu polegającemu na różnym odchyleniu promieni o różnych barwach. Promienie czerwone są odchylone najmniej, a fioletowe najsilniej.

1 -

2 -

3 -

4 -

5 i 6 -
- kąt łamiący

7 -
- kąt odchylenia

Kąt
, który tworzą dwie wykorzystywane w doświadczeniu płaszczyzny pryzmatu, nazywamy kątem łamiącym. Promień świetlny padając na pryzmat zostaje dwukrotnie załamany. Zostaje odchylony o pewien kąt
, nazywany kątem odchylenia. Jest on zależny od kąta padania
oraz od kąta łamiącego
.

Maksymalna przepuszczalność filtrów występuje dla następujących długości fal (z dokładnością do 2 nm):

Nr filtru	3	4	5	6	7	8	9
[nm]	675	656	600	589	554	500	439

2. Wyniki pomiarów

Pomiar położenia lunetki nastawionej na nieodchylony obraz szczeliny:

Pomiar położenia
oraz
:

Pomiar odchylenia promienia dla filtru 4:

Pomiar odchylenia promienia dla filtru 5:

Pomiar odchylenia promienia dla filtru 6:

Pomiar odchylenia promienia dla filtru 7:

Pomiar odchylenia promienia dla filtru 8:

Pomiar odchylenia promienia dla filtru 9:

3. Obliczenia

Obliczenie kąta łamiącego pryzmatu:

Obliczenie kąta najmniejszego odchylenia i współczynnika załamania światła dla filtru 4 (długości fali - 656 nm):

Obliczenie kąta najmniejszego odchylenia i współczynnika załamania światła dla filtru 5 (długości fali - 600 nm):

Obliczenie kąta najmniejszego odchylenia i współczynnika załamania światła dla filtru 6 (długości fali - 589 nm):

Obliczenie kąta najmniejszego odchylenia i współczynnika załamania światła dla filtru 7 (długości fali - 554 nm):

Obliczenie kąta najmniejszego odchylenia i współczynnika załamania światła dla filtru 8 (długości fali - 500 nm):

Obliczenie kąta najmniejszego odchylenia i współczynnika załamania światła dla filtru 9 (długości fali - 439 nm):

Zebranie wyników obliczeń w tabelce:

[nm]	439	500	554	589	600	656
	1,6543	1,6517	1,6474	1,6456	1,6439	1,6415

Szkic wykresu zależności
(załącznik).

4. Dyskusja błędów

Obliczenie błędu kąta łamiącego:

Obliczenie błędu kąta minimalnego odchylenia (dla filtru 4):

Obliczenie błędu współczynnika załamania światła (dla filtru 4):

5. Wnioski
   Współczynnik załamania światła zależy od długości fali. Wraz ze wzrostem długości fali
   maleje współczynnik załamania światła
   .

---