Sprawozdanie
Politechnika Śląska
Wydział A E i I
Kierunek A i R
Ćwiczenie laboratoryjne z fizyki
Wyznaczanie współczynnika załamania szkła dla pryzmatu.
Badanie zależności kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od stężenia wodnego roztworu cukru.
Grupa II sekcja I
Grzegorz Ilczuk
Tomasz Madej
Gliwice 16.05.1995
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika załamania światła dla pryzmatu. Będziemy korzystali tutaj ze zjawiska załamania i odbicia światła.
Mamy również zmierzyć zależność kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji od stężenia wodnego roztworu cukru.
Metoda pomiarowa dla załamania światła.
Metoda pomiaru współczynnika załamania światła stosowana przez nas opiera się na zjawisku odchylenia biegu promieni przez pryzmat. Do wyznaczenia współczynnika załamania światła potrzebny będzie kąt łamiący pryzmatu oraz kąt najmniejszego odchylenia promieni przez pryzmat dmin. Kątem odchylenia promieni d nazywamy kąt zawarty pomiędzy kierunkiem promienia padającego na pryzmat i wychodzącego z pryzmatu. Pomiarów obu kątów dokonujemy przy pomocy spektrometru.
Metoda pomiarowa dla skręcenia płaszczyzny polaryzacji.
Metoda pomiarowa polega na mierzeniu kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji dla roztworów o różnych stężeniach. Umożliwi to nam zbadanie zależności między kątem skręcenia, a stężeniem roztworu. Znając tę zależność możemy wyznaczyć stężenie roztworu nieznanego co jest również celem ćwiczenia
2. Schemat układu i przebieg ćwiczenia
2.1. Wyznaczanie współczynnika załamania światła.
Do obliczenia współczynnika załamania światła potrzebne są: kąt łamiący pryzmatu oraz kąt najmniejszego odchylenia promieni świetlnych.
Pierwszym krokiem jest wyznaczenie kąta łamiącego. W tym celu na stoliku spektrometru ustawiamy pryzmat w ten sposób, aby dwusieczna kąta łamiącego była równoległa do światła padającego. Mierzymy kąty odbicia promieni świetlnych od ścianek bocznych pryzmatu. Pomiary powtarzamy trzykrotnie, a wyniki umieszczamy w tabelce.
Następną czynnością jest zmierzenie kąta najmniejszego odchylenia promieni świetlnych. Zmierzmy najpierw kąt 0 dla promienia nieodchylonego. Zdejmijmy pryzmat ze stolika i odczytajmy wartość kąta 0. Ustawmy pryzmat na stoliku tak, aby promienie świetlne padały na ściankę boczną pryzmatu (patrz rys.). Odnajdujemy w lunecie promień załamany. Następnie poprzez obracanie stolikiem zmieniamy powoli kąt ustawienia pryzmatu względem promieni padających. Czynimy to tak długo, aż obraz szczeliny w lunecie zatrzymuje się i zmienia kierunek poruszania. Dla tego miejsca odczytujemy wartość kąta odchylenia promieni świetlnych . Pomiary powtarzamy pięciokrotnie.
2.2. Badanie zależności kąta skręcenia płaszczyzny od stężenia roztworu.
W tym ćwiczeniu posługujemy się polarymetrem. Z pomocą tego właśnie urządzenia będziemy mierzyli kąty skręcenia płaszczyzny polaryzacji.
Pierwszą czynnością jest zmierzenie kąta nieskręconej płaszczyzny polaryzacji. W tym celu myjemy kuwetę i wypełniamy ją wodą destylowaną w ten sposób, aby wewnątrz nie powstał pęcherzyk powietrza. Wkładamy rurkę do polarymetru i przyglądamy się powstałemu obrazowi. Wyraźnie widać kółko z pionowym paskiem na jego tle. Pasek odznacza się inną jasnością niż reszta kółka. Obracając analizator doprowadzamy do sytuacji kiedy pasek i reszta kółka mają tę samą jasność. Następnie odczytujemy wartość kąta. Pomiary powtarzamy trzykrotnie.Później te same czynności powtarzamy dla wszystkich roztworów cukru o różnych stężeniach. Również teraz pomiary powtarzamy trzykrotnie dla każdego roztworu.
3. Obliczenia i rachunek błędów
3.1. Współczynnik załamania światła dla pryzmatu
Kąt łamiący pryzmatu
Obliczamy go według wzoru:. Wyniki jakie otrzymano to:
D = 0o10'
lp. |
1[] |
2[] |
[] |
1 |
134o40' |
224o00' |
44o40' |
2 |
135o20' |
223o40' |
44o10' |
3 |
135o00' |
224o00' |
44o30' |
śr. |
- |
- |
44o30' |
Kąt minimalnego odchylenia
Obliczamy go według wzoru: 
, gdzie e0= 180[]. Wyniki jakie otrzymano to:
