Tabela

301			23.05.95		Wydział Elektryczny	Semestr II	Grupa E-1

Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą

najmniejszego odchylenia w pryzmacie

Załamanie światła na powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki opisane jest prawem Snella

(301.1)

gdzie α - kat padania światła na granicę ośrodków, β - kat załamania, n - współczynnik załamania ośrodka drugiego względem pierwszego.

Gdy pierwszy z ośrodków jest próżnią, równanie (301.1) definiuje bezwzględny współczynnik załamania, w innych przypadkach współczynnik względny.

Prawa Snella w postaci (301.1) nie używa się do praktycznego wyznaczania ze względu na niedogodność i niedokładności wyznaczania kątów padania i załamania, natomiast możemy je skutecznie zastosować do pryzmatu gdzie kąty α i β można wyrazić przez inne, dogodne do pomiaru wielkości.

W naszym ćwiczeniu wykorzystujemy tylko dwie płaszczyzny pryzmatu, tworzące między sobą kąt ϕ, zwany kątem łamiącym.

Promień świetlny na pryzmat ulega dwukrotnemu załamaniu i zostaje odchylony o pewien kąt δ (rys. 301.1), zależny od kąta padania α oraz od kąta łamiącego ϕ . Na podstawie rysunku możemy wyrazić kąt odchylenia następująco.

(301.2)

Kąt padania można tak dobrać, aby promień biegnący wewnątrz pryzmatu był prostopadły do dwusiecznej kąta łamiącego ϕ . W tej sytuacji bieg promienia jest symetryczny, tzn α₁=α₂ oraz β₁=β₂, a kąt odchylenia - najmniejszy z możliwych dla danego pryzmatu

Biorąc ponadto pod uwagę, że 2β = ϕ , możemy przekształcić równanie (301.2) do postaci

(301.3)

Podstawiając wyrażone powyżej wartości α i β do wzoru (301.1), definiującego współczynnik załamania, otrzymamy

(301.4)

Stosując powyższy wzór możemy wyznaczyć n na podstawie pomiarów kąta łamiącego i kąta najmniejszego odchylenia.

Pomiary i obliczenia:

Dokładność pomiarów: (wszystkie kąty ± 1' )

Wyznaczanie kąta łamiącego pryzmatu:

α_p = (185^O43^' - 35^O30^' ) = 150^O13^'

α_l = (244^O42^' - 35^O30^' ) = 209^O12^'

Obliczanie współczynnika załamania światła dla wszystkich długości fali:

Tabela pomiarowa
	λ	nr. filtru	δmin	n
Lp.	[nm]	-	[^O]	-
	675	3	194^O35'	3.643
	656	4	194^O37'	3.642
	600	5	194^O40'	3.641
	589	6	194^O41'	3.641
	554	7	194^O44'	3.640
	500	8	194^O49'	3.639
	439	9	194^O58'	3.637

Rachunek błędu:

Średni współczynnik załamania światła wynosi:

n = 3.64±0.03

rys. 301.1 Załamanie światła w pryzmacie

---