Wydział WEiP	Imię i nazwisko 1. Michał Musiał 2. Mateusz Nowak			Rok 2010		Grupa II	Zespół II
PRACOWNIA FIZYCZNA WFiIS AGH	Temat: Współczynnik załamania światła dla ciał stałych						Nr ćwiczenia 51
Data wykonania 08.11.2010	Data oddania 15.11.2010	Zwrot do popr. 15.11.2010	Data oddania 22.11.2010		Data zaliczenia		OCENA

Cel ćwiczenia: Wyznaczenie współczynnika załamania światła dla ciał stałych metodą mikroskopu.

Aparatura: W ćwiczeniu wyznacza się współczynnik załamania światła dla ciał stałych na podstawie pomiaru pozornej grubości płytki za pomocą mikroskopu oraz grubości rzeczywistej za pomocą śruby mikrometrycznej. Przesunięcie związane z nastawieniem ostrości na górną i dolną powierzchnię płytki mierzy czujnik zegarowy sprzężony z mechanizmem przesuwu tubusa mikroskopu. Elementami, dla których mierzymy współczynnik załamania światła, są płytki płaskorównoległe za szkła i pleksiglasu. Pomiar w świetle w przybliżeniu monochromatycznym umożliwiają filtry barwne.

Wykonanie ćwiczenia: Za pomocą śruby mikrometrycznej mierzymy grubość płytki w pobliżu narysowanych na niej kresek. Następnie umieszczamy płytkę na stoliku mikroskopu, ustawiamy tubus na ostre widzenie kreski górnej i zerujemy wskazanie czujnika zegarowego. Wyostrzamy widok na kreskę dolną i odczytujemy wskazanie zegara. Pomiar powtarzamy 10 krotnie. Tak samo postępujemy z drugą płytką. Kolejnym etapem doświadczenia jest wyznaczenie współczynnika załamania światła dla wybranej płytki w świetle monochromatycznym przy użyciu filtrów.

Wyniki pomiarów i obliczenia:

Materiał: Szkło
Lp.	Grubość rzeczywista	Wskazanie czujnika		Grubość pozorna	Współczynnik załamania światła
		d	ad	ag	h = |ad - ag|	n=
		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1	2,25	1,5	0	1,5	1,50
2	2,27	1,51	0	1,51	1,50
3	2,26	1,46	0	1,46	1,55
4	2,25	1,47	0	1,47	1,53
5	2,26	1,44	0	1,44	1,57
6	2,27	1,46	0	1,46	1,55
7	2,26	1,45	0	1,45	1,56
8	2,25	1,47	0	1,47	1,53
9	2,25	1,47	0	1,47	1,53
10	2,26	1,48	0	1,48	1,53
	=2,258			=1,471	=1,535

u_A(d)=
=0,0025 mm

u_B(d)=

=0,0058 mm

u(d)=
=0,0063 mm

=0,0058 mm

=0,0082 mm

=0,0067 mm

=0,011 mm

Współczynnik załamania światła n=
=1,535

u_A(n)=
=
=0,012

u_B(n)=
=0,0072 , gdzie n_p to liczba pomiarów

u(n)=
=0,014

Porównanie z wartością tabelaryczną:

<2u(n), gdzie n_t=1,515

0,02<0,028

Wynik mieści się w granicy niepewności rozszerzonej.

Pleksiglas

Materiał: Pleksiglas
Lp.	Grubość rzeczywista	Wskazanie czujnika		Grubość pozorna	Współczynnik załamania światła
		d	ad	ag	h = |ad - ag|	n=
		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1	3,86	2,53	0	2,53	1,53
2	3,86	2,61	0	2,61	1,48
3	3,85	2,64	0	2,64	1,46
4	3,85	2,59	0	2,59	1,49
5	3,84	2,62	0	2,62	1,47
6	3,85	2,61	0	2,61	1,48
7	3,84	2,61	0	2,61	1,47
8	3,86	2,63	0	2,63	1,47
9	3,85	2,62	0	2,62	1,47
10	3,84	2,60	0	2,60	1,48
	=3,85			=2,606	=1,478

u_A(d)=
=0,0026 mm

u_B(d)=
=0,0058 mm

u(d)=
=0,0063 mm

=0,0058 mm

=0,0082 mm

=0,011 mm

=0,013 mm

Współczynnik załamania światła n=
=1,478

u_A(n)=
=
=0,0078

u_B(n)=
=0,0059 , gdzie n_p to liczba pomiarów

u(n)=
=0,0098

Porównanie z wartością tabelaryczną:

<2u(n), gdzie n_t=1,491

0,013<0,0196

Wynik mieści się w granicy niepewności rozszerzonej.

Światła monochromatyczne

Materiał: Pleksiglas Grubość rzeczywista d= 3,85 [mm]
Rodzaj światła	Wskazanie czujnika		Grubość pozorna	Średni współcz. załamania światła
		ad [mm]	ag [mm]		h = |ad - ag| [mm]
	Żółty λ=0,59μm	2,63	0		2,63	1,469
		2,61	0		2,61
		2,62	0		2,62
	Zielone λ=0,50μm	2,59	0		2,59	1,492
		2,57	0		2,57
		2,58	0		2,58
	Czerwone λ=0,63μm	2,56	0		2,56	1,502
		2,57	0		2,57
		2,56	0		2,56

Długość fali dla światła białego przyjąłem jako średnią wartość z zakresu pasma widzialnego: 0,4-0,7 μm.

Wnioski:

Z pierwszej części doświadczenia wynika, że współczynnik załamania światła dla ciał stałych zależy od rodzaju materiału przez jaki przechodzi światło. Wartości wyznaczone przez nas za pomocą mikroskopu były przybliżone do wartości tabelarycznych i mieściły się w granicy niepewności rozszerzonej. W drugiej części nie udało nam się jednoznacznie wykazać zależności pomiędzy wartością badanego współczynnika, a długością fali. Rozbieżności te wynikają z głównie z niedokładności w określaniu grubości pozornej płytki przez obserwatora za pomocą mikroskopu.

---