Imię i nazwisko:	Ćwiczenie nr O1 Wyznaczanie współczynnika załamania światła przy pomocy mikroskopu.
Kierunek i rok:	Ocena z kolokwium: ....................................... data ....................... podpis...........................	Ocena ze sprawozdania: ....................................... data ....................... podpis...........................	Ocena końcowa: ....................................... data ....................... podpis...........................
Nazwisko prowadzącego zajęcia:

Prawa odbicia i załamania:

Prawo obicia - kąt odbicia ( kąt pomiędzy promieniem odbitym a normalną w punkcie padania) jest równy kątowi padania (kątowi pomiędzy promieniem padania a normalną) i oba kąty leżą w tej samej płaszczyźnie.

Prawo załamania (prawo Snelliusa) - stosunek sinusa kąta padania promienia świetlnego na granicę dwóch ośrodków do sinusa kata załamania (kata między promieniem załamanym a normalną do płaszczyzny załamania) jest stały i nazywa się współczynnikiem załamania światła.

Budowa i zasada działania mikroskopu:

Mikroskop składa się z dwóch układów soczewek (rys.2a.) obiektywu i okularu. Dodatkowy układ - kondensator służy do oświetlania przedmiotu. Okular i obiektyw znajdują się na dwóch końcach metalowej rury zwanej tubusem T. Sam tubus zamocowany jest na statywie H i za pomocą układu kół zębatych może być przesuwany w kierunku pionowym. Istnieją dwa układy do przesuwania tubusa: zgrubny Z powodujący szybki przesuw oraz precyzyjny P przesuwający tubus bardzo precyzyjnie. Zazwyczaj jeden obrót pokrętła P przesuwa tubus o 0,1 mm. Dodatkowo na pokrętle P znajduje się skala dzieląca cały obrót na 100 części. Poniżej tubusa znajduje się stolik S na stałe połączony ze statywem. W niektórych mikroskopach stolik ma pokrętła L, G pozwalające przesuwać preparat w dwóch prostopadłych kierunkach leżących w płaszczyźnie stolika. W środkowej części stolika znajduje się otwór. Znajdujący się poniżej stolika kondensator K zaopatrzony jest w układ przesłon. Zwierciadło O kieruje światło z lampy mikroskopowej w kierunku tubusa. Mikroskop z prostym tubusem jest bardzo niewygodny. W większości przypadków przedmiot musi spoczywać na poziomo ustawionym stoliku i trzeba patrzeć pionowo w dół. Celem ułatwienia pracy z pomocą mikroskopu bieg promieni zmienia się za pomocą pryzmatu wielokątnego (rys.2b.), dzięki czemu część tubusa zawierająca okular jest nachylona o pewien kąt względem pionu.

Obiektyw i okular są złożonym układem optycznym, w którym do maksimum skompensowano wpływ wad soczewek, a więc w pierwszym rzędzie aberracji sferycznej i chromatycznej. Stosując mikroskop musimy pamiętać, że istotną rolę w tworzeniu obrazu odgrywa również samo oko. Przedmiot OA znajduje się w niewielkiej odległości za ogniskiem obiektywu, stąd obi9ektyw daje obraz powiększony, rzeczywisty i odwrócony O₁A₁ zwany obrazem pośrednim (rys.1). obraz ten stanowi przedmiot dla okularu i znajduje się między ogniskiem i okularem. Okular daje więc obraz pozorny, prosty i powiększony mniej więcej w odległości dobrego widzenia od okularu. Obraz ten stanowi przedmiot O₂A₂ dla soczewki oka. Na siatkówce S powstaje więc obraz O₃A₃ rzeczywisty i odwrócony względem przedmiotu. Okular może równocześnie służyć do oglądania dodatkowego przedmiotu umieszczonego w przybliżeniu w miejscu, w którym znajduje się obraz O₁A₁. przedmiotem tym może być nić pajęcza lub też naniesiona na przezroczystym szkle skala zwana skalą okularowa, która może służyć do pomiaru wymiarów liniowych małych przedmiotów. Okular zaopatrzony w mikromierz przesuwający krzyż z nici pajęczych nazywamy okularem mikrometrycznym.

W mikroskopie zarówno przedmiot jak i obraz leżą mniej więcej w odległości dobrego widzenia δ. Przedmiot znajduje się tuż przed ogniskiem obiektywu, stąd w przybliżeniu możemy założyć, że a = f₁. Obraz pośredni O₁A₁ znajduje się blisko soczewki okularu i założyć możemy, że b = l, gdzie l - długość tubusu. Dla omawianego przypadku powiększenie obiektywu zdefiniowane stosunkiem wielkości obrazu O₁A₁ do wielkości przedmiotu OA wyniesie więc:

Odległości obrazu O₂A₂ uzyskanego w okularze wynosi w przybliżeniu b' = δ, a odległość przedmiotu O₁A₁ wynosi a' = f₂. stąd powiększenie okularu:

Powiększenie całego mikroskopu wyrazi się wzorem:

Z powyższego wzoru wynika, że powiększenie mikroskopu jest iloczynem powiększenia obiektywu W₁ i okularu W₂:

Rys. 1. Bieg promieni w mikroskopie.

Rys.2. Budowa mikroskopu (a) i pryzmatu kierującego (b).

Wyniki pomiarów:

Nr płytki	L.p.	Grubość rzeczywista		Grubość pozorna		Współczynnik załamania światła n
				d [m] ×10^-3	dśr [m] ×10^-3		h [m] ×10^-3	hśr [m] ×10^-3
	I	1	2,85	2,853	2,00		1,877	1,52
		2	2,85					1,78
		3	2,86					1,85
	II	1	4,13		4,143			2,39	2,637	1,57
		2	4,15					2,57
		3	4,15					2,95
	III	1	6,03		6,023			3,86	3,917	1,54
		2	6,02					3,99
		3	6,02					3,90

∆d = ± 0,01×10^-3 [m]

∆h = ± 0,01×10^-3 [m]

Obliczenia:

Wyznaczam wartość średnią grubości rzeczywistej dla każdej z płytek:

Płytka I: d_śr = 2,853×10^-3 [m]

Płytka II: d_śr = 4,143×10^-3 [m]

Płytka III: d_śr = 6,023×10^-3 [m]

Wyznaczam wartość średnią grubości pozornej dla każdej z płytek:

Płytka I: h_śr = 1,877×10^-3 [m]

Płytka II: h_śr = 2,637×10^-3 [m]

Płytka III: h_śr = 3,917×10^-3 [m]

Wyznaczam współczynniki załamania światła dla każdej z płytek:

Płytka I: n = 1,52

Płytka II: n = 1,57

Płytka III: n = 1,54

Wyznaczam niepewności współczynników załamania światła dla każdej z płytek. Stosuje metodę różniczki zupełnej:

Płytka I: ∆n = ± 0,0134

Płytka II: ∆n = ± 0,0098

Płytka III: ∆n = ± 0,0079

Wyznaczam niepewności procentowe współczynników załamania światła dla każdej z płytek.

Płytka I: N_p = ± 0,87%

Płytka II: N_p = ± 0,62%

Płytka III: N_p = ± 0,51%

Wnioski:

Tablicowa wartość współczynnika załamania światła wynosi od n = 1,52 do n = 1,57, w zależności od rodzaju szkła. Wyniki moich pomiarów są więc zgodne z tymi wartościami. Niepewności procentowe moich pomiarów nie przekraczają 1%.

---