Pracownia Zakładu Fizyki Technicznej Politechniki Lubelskiej
Nazwisko i imię Tomasz Huk studenta:							Symbol grupy MD 103.1c
Data wykonania ćwiczenia: 18.11.99		Symbol ćwiczenia: 1.1	Temat zadania: Wyznaczanie współczynnika załamania światła z pomiarów kąta załamania oraz kąta granicznego
Zaliczenie:			Ocena:	Data:	Podpis

1.Tabela pomiarów.

nr próbki	Lp.	alfa	beta	n	gamma	n z gamma	n sr
		[st]	[st]		[st]
	1	20	14	1,4138
	2	25	17	1,4455
	3	30	20,5	1,4277
	4	35	24	1,4102
I	5	40	27	1,4159	43,5	1,4533	1,4310
	6	45	29,5	1,4360
	7	50	32	1,4456
	8	60	37	1,4390
	9	70	41	1,4323
	10	80	43	1,4440
	1	20	14	1,4138
	2	25	17	1,4455
	3	30	20	1,4619
III	4	35	23	1,4680	43,5	1,4533	1,4590
	5	40	26	1,4663
	6	45	29	1,4585
	7	50	31,5	1,4661
	8	55	34	1,4649
	9	60	36	1,4734
	10	65	38	1,4721

2. Obliczenia.

=
1,4138

=1,4533

=1,4310

3. Krótka teoria.

Światło jest falą elektromagnetyczną o długości.l rzędu 4·10 m - 7,6·10 m (4000 A - 7600 A), przy czym za promień świetlny uznano kierunek, wzdłuż,którego przenosi się energia tej fali. W ośrodku jednorodnym, promieniem fali będzie normalna do powierzchni fazowej.

Rys. 1.2 ilustruje zjawisko odbicia i załamania promienia świetlnego na granicy ośrodków I i II. SO jest promieniem padającym,

S01 - promieniem odbitym zaś OP - promieniem zalamanym. Punkt 0 nazywamy punktem padania. Prostą NNl, proatopadłą do powierzchni rozgraniczającej wystawioną

w punkcie 0, nazywamy normalną padania.

SON =alfa,nazywa się kątem padania,kąt NOS1 =alfa prim- kątem odbicia a kąt NOP = beta - kątem załamania.

rys. 1.2. Odbicie i załamanie promienia świetlnego na granicy dwu ośrodków.

Prawo odbicia i załamania brzmi następująco:

1. promień padający, odbity i załamany oraz normalna padania leżą w jednej płaszczyźnie,

2, kąt odbicia jest równy kątowi padania,

3. stosunek sinusów kąta padania i kąta załamania promienia swietlnego jest wielkością stałą dla danych dwu ośrodków

i określonej długości fali ; nazywamy go współczynnikiem za· łamania ośrodka II względem I

Jeżeli promień świetlny biegnie z ośrodka optycznie gę

stszego do ośrodka optycznie rzadszego, to na granicy tych ośrodkdw ulega on załamaniu, odchylając się od normalnej padania. W miarę wzrosta kąta padania alfa promień załamany coraz bsrdziej odchyla się od normalnej i przy pewnym kącie alfa = gamma promień załamany biegnie wzdłuż powierzchni granicznej, czyli beta=90 stopni.

Przy kącie alfa>gamma, promień padający nie przejdzie do ośrodka I,

lecz ulegnie calkowitemu odbiciu na granicy ośrodków. Kąt gamma nazywamy kątem granicznym i możemy go wyrazić w następujący sposób:

4.Schemat ćwiczenia i opis wykonania.

W celu wyznaczenia współczynnika załamania, napełniamy badaną cieczą płaską kuwetę w kształcie półwalca. Następnie kuwetę (ewentualnie cialo stałe o ksztalcie półwalca ustawiamy centralnie na tarczy z podziałką kątową, tak aby płaska ściana boczna kuwety pokrywala się ze średnicą tarczy, Po ustawieniu kuwety rzucamy na jej płaską ścianę, w punkcie centralrlym tarczy wąski strumień światła z lampki mikroskopowej

i mierzymy kąt padania oraz kąt załamania, Pomiary przeprowadzamy dla dziesięciu różnych kątów alfa. Następnie oświetlając kuwetę od strony wypukłej, znajdujemy kąt graniczny.

Rys. 1 .3. Przejście promienia świetlnego z ośrodka optycznie gęstrzego do rzadszego.

5. Opracowanie wyników pomiarów.

Błąd względny maksymalny-metoda różniczkowa.

Dla próbki numer 1.

+
=
0,017 +
0,017 =0,00619 +0,01956 = 0,02574

i wyrażając w procentach :

0,02574 100% = 2,574%

błąd bezwzględny maksymalny wynosi :

n =
n = 0,02574 1,4323 = 0,0369

wynik pomiaru zapiszemy :

n = (n

)

n = (1,4323
0,0369)

1,3954 < n < 1,4692

Dla próbki numer 3.

+
=
0,017 +
0,017 =0,017 + 0,0306 = 0,0476

i wyrażając w procentach :

0,0476 100% = 4,76%

błąd bezwzględny maksymalny wynosi :

n =
n = 0,0476 1,4585 = 0,0694

wynik pomiaru zapiszemy :

n = (n

)

n = (1,4585
0,0694)

1,3891 < n < 1,5279

Ponieważ dla obu próbek wartość kąta
jest taka sama to błąd względny maksymalny względem
liczymy tylko jeden raz.

n =

0,017 rad

=0,017915

i wyrażając w procentach :

0,0179 100% = 1,79%

błąd bezwzględny maksymalny wynosi :

n =
n = 0,017915 1,4585 = 0,02613

wynik pomiaru zapiszemy :

n = (n

)

n = (1,4585
0,02613)

1,4324 < n < 1,4846

1

4

---