Laboratorium fizyki
Ćwiczenie nr O3 Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą refraktometru Abbego
DSZ-PK1	Pluton II	Vladas Praniauskas Dominik Prażuch
05.03.2003	Ocena :

1.Cel doświadczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika załamania dla różnych cieczy a następnie wyliczenie kata granicznego.

2.Wstęp:

Niech na monochromatyczna fala świetlna pada na gładką powierzchnię rozdzielającą dwa przezroczyste ośrodki.

α

I

II

β

Oznaczamy przez V_I i V_II prędkości rozchodzenia się światła odpowiednio w ośrodkach I i II, a n_I i n_II odpowiednie współczynniki załamania. Wówczas:

Wzory te opisują prawo załamania zwane prawem Snelliusa. Jeżeli pierwszym ośrodkiem jest powietrze, to możemy przyjąć że n_I wynosi 1.

Fala świetlna rozchodząca się w ośrodku optycznie rzadszym pada na granicę z ośrodkiem optycznie gęstszym i załamuje się w kierunku do normalnej. Biorąc pod uwagę zasadę o odwracalności biegu promieni świetlnych, możemy przeanalizować sytuację odwrotną, tzn taką, gdy fala świetlna rozchodząca się w ośrodku optycznie gęstszym, pada na granicę z ośrodkiem optycznie rzadszym. Wówczas kat załamania jest większy od kąta padania. Odpowiadający mu kąt padania nazywamy kątem granicznym, ponieważ dla każdego kąta padania większego od kąta granicznego nastąpi całkowite odbicie wewnątrz ośrodka optycznie gęstszego. Kąt graniczny jest określony, zgodnie z prawem Snelliusa, następującym wzorem:

Pomiar kąta granicznego może być wykorzystany do współczynnika załamania. Na tej zasadzie oparta jest budowa refraktometru Abbiego.

3.Przebieg doswiadczenia:

Podnosimy pryzmat P₁ i sprawdzamy,czy powierzchnia pryzmatu P₂ jest sucha i czysta.Za pomocą pipetki nalewamy kilka kropel badanej cieczy na pryzmat P₂ .Pryzmat P₁ zamykamy.Mięndzy pryzmatami wytwarza się teraz płasko równoległa warstewka cieczy.Przybliżamy oko do lunetki L₁ i obracamy gałką 1 aż do chwili,gdy linia graniczna znajduje się na skrzyżowaniu nitek pajęczych. Granicę otoczoną tęczową obwódką usuwamy obracając gałką 2,przez co konpensujemy dyspersję.Następnie spoglądamy przez lunetkę L₂ i tu odczytujemy wartość współczynnika załamania n.Pomiar powtarzamy pięciokrotnie i obliczamy wartość średnią.

Nazwa cieczy	Współczynnik załamania
		1	2	3	4	5	Średnia	Błąd odczytu
1.Olej 1	1,490	1,489	1,489	1,489	1,489	1,489	∆n=0,001
2.Olej 2	1,557	1,557	1,557	1,557	1,557	1,557	∆n=0,001
3.Denaturat	1,365	1,365	1,364	1,364	1,364	1,364	∆n=0,001
4.Woda	1,333	1,333	1,333	1,333	1,333	1,333	Δn=0,001

Obliczenia:

..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

Nazwa cieczy	Średnia współczynnka załamania	Kąt graniczny
1.Olej 1	1,489	42,19 %
2.Olej 2	1,557	39,96 %
3.Denaturat	1,364	47,15 %
4.Woda	1,333	48,61 %

Obliczenia:

...............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

3.Wnioski:

Uniwersalny refraktometr Abbiego pozwala na użycie światła białego. W zależności od rodzaju cieczy, od jej stopnia gęstości wyróżniamy różne współczynniki załamania. Jeżeli fala świetlna rozchodząca się w ośrodku optycznie gęstszym, pada na granicę z ośrodka optycznie rzadszego, wówczas kąt załamania jest większy od kąta padania.

---