skanowanie0078 3

160 Optyka

soczewkę S (może nią być okular mikroskopu) ustawioną w taki sposób, że w ustalonym miejscu, niewidocznym na rysunku, powstaje ostry obraz punktu A znajdującego się na górnej powierzchni płytki.

160 Optyka

Rys. 39.1. Położenie obiektywu mikroskopu (S) względem płytki w ceiu obserwacji jej górnej (po lewej) i dolnej (w Środku) powierzchni oraz powiększenie fragmentu rysunku środkowego (po prawej)

Chcąc uzyskać ostry obraz punktu C znajdującego się na dolnej powierzchni płytki (rysunek środkowy), musimy całą płytkę przesunąć ku górze o odległość h. W tym położeniu promień wybiegający z punktu C ,jest widziany” przez soczewkę, jakby wychodził z punktu B. W tym samym miejscu co poprzednio powstaje obraz pozornego źródła B, czyli rzeczywistego źródła C.

Według prawo załamania światła stosunek sinusów kąta padania ai kąta załamania P jest dla danej pary ośrodków wielkością stalą, równą stosunkowi bezwzględnych współczynników załamania obu ośrodków.

(39.1)

sin ar _ n₂ sin P n,

Wartość bezwzględnego współczynnika załamania otrzymujemy z równania (39.1), gdy jednym z ośrodków jest próżnia («i = 1). Prawo załamania światła na granicy próżnia-ośrodek, a także w przybliżeniu na granicy powietrze-ośrodek przyjmuje wtedy postać:

(39.2)

sina

sin p

gdzie n oznacza bezwzględny współczynnik załamania dowolnego ośrodka.

W celu obliczenia pozornej grubości h zakładamy, że promienie biegnące w płytce tworzą bardzo mały kąt z prostopadłą padania. W tej sytuacji sinus kąta ma prawie taką samą wartość jak tangens, co możemy wyrazić matematycznie:

(39.3)

Po wstawieniu powyższych wartości do równania (39.2) otrzymujemy związek między grubością pozorną h i rzeczywistą d:

» = --    (39.4)

n

Powyższy związek pozwala na obliczenie współczynnika załamania na podstawie pomiarów d i h.

Pomiary

Grubość rzeczywistą mierzymy mikromierzem, grubość pozorną natomiast za pomocą mikroskopu. Na górnej i dolnej powierzchni badanej płytki znajdują się rysy. Nastawiamy mikroskop na ostrość widzenia rysy górnej, a następnie dolnej. Regulację ostrości wykonujemy, przesuwając pionowo część ruchomą mikroskopu, zwaną tubusem. Jeżeli oznaczymy położenia tubusu w obu przypadkach odpowiednio przez a_t i a* to pozorna grubość płytki h = a_d-a_e.

Stosowany mikroskop musi mieć możliwość pomiaru przesunięcia tubusu lub stolika. Większość mikroskopów ma skalowane obroty pokrętła precyzyjnego przesuwu tubusu. Pokrętło przesuwu zgrubnego nie jest najczęściej wyskałowane i dlatego cały ruch od położenia górnego do dolnego lub na odwrót musi być wykonany za pomocą pokrętła precyzyjnego. Ze względu na ograniczony zakres przesuwu tym pokrętłem należy je obrócić do położenia prawie krańcowego, np. dolnego, po czym ustawić ostrość widzenia rysy dolnej pokrętłem zgrubnym (ewentualnie doregulować precyzyjnym). Nie ruszając od tej chwili pokrętła zgrubnego, za pomocą precyzyjnego doprowadzamy do ostrego widzenia rysy górnej. Obliczając przesuw tubusu, uwzględniamy liczbę pełnych obrotów oraz różnicę wskazań pokrętła.

Przebieg ćwiczenia

1.    Zmierzyć grubość płytki.

2.    Ustawić płytkę na stoliku mikroskopu.

3.    Znaleźć położenie tubusu mikroskopu n,_;, przy którym widać wyraźnie rysę dolną, a następnie położenie a_K, przy którym powstaje wyraźny obraz rysy górnej.

4.    W razie potrzeby powtarzać pomiar, każdorazowo „psując” obraz i szukając na nowo właściwego położenia tubusu.

5.    Obliczyć wartości średnie grubości rzeczywistej i pozornej oraz odchylenia standardowe.

6.    Obliczyć współczynnik załamania.

7.    Obliczyć błąd metodą różniczki logarytmicznej lub zupełnej.

8.    Zaokrąglić obliczone wartości.

9.    Przedstawić ostateczną postać wyniku.