cwiczenie 72.pdf
(
77 KB
)
Pobierz
(Æwiczenie 72n)
Zakład Fizyki i Bada
ı
Strukturalnych ATH
Laboratorium
Fizyki
oooo
Współczynnik załamania
Ļ
wiatła
Bezwzgl
ħ
dnym współczynnikiem załamania
Ļ
wiatła (
n
) dla danego o
Ļ
rodka nazywamy
stosunek pr
ħ
dko
Ļ
ci
Ļ
wiatła w pró
Ň
ni (
c
) do pr
ħ
dko
Ļ
ci
Ļ
wiatła w tym o
Ļ
rodku (
v
).
n
=
c
(1)
v
Wzgl
ħ
dny współczynnik załamania
n
21
charakteryzuje przej
Ļ
cie
Ļ
wiatła mi
ħ
dzy dwoma
o
Ļ
rodkami materialnymi. Wzgl
ħ
dnym współczynnikiem załamania o
Ļ
rodka do którego
Ļ
wiatło wchodzi (o
Ļ
rodka drugiego) wzgl
ħ
dem o
Ļ
rodka z którego wychodzi (o
Ļ
rodka
pierwszego) nazywamy stosunek bezwzgl
ħ
dnych współczynników załamania tych o
Ļ
rodków:
n
=
n
2
(2)
21
n
1
Mo
Ň
na wykaza
ę
,
Ň
e wzgl
ħ
dny współczynnik załamania spełnia nast
ħ
puj
Ģ
ce
zale
Ň
no
Ļ
ci:
n
=
v
2
=
sin
a
=
l
2
(3)
21
sin
b
l
1
1
gdzie:
v
1
i
v
2
to odpowiednio pr
ħ
dko
Ļę
Ļ
wiatła w o
Ļ
rodku pierwszym i drugim,
ŋ
i b - k
Ģ
t padania i załamania,
l
1
i
l
2
- długo
Ļ
ci fali
Ļ
wietlnej w tych o
Ļ
rodkach.
Wymagania:
1) Definicja wzgl
ħ
dnego i bezwzgl
ħ
dnego współczynnika załamania.
2) Prawo załamania
Ļ
wiatła. Wzór Snelliusa.
3) Zale
Ň
no
Ļę
współczynnika załamania od cz
ħ
stotliwo
Ļ
ci fali. Dyspersja
4)Zjawisko całkowitego odbicia wewn
ħ
trznego. K
Ģ
t graniczny i jego zwi
Ģ
zek ze
współczynnikiem załamania.
5) Konstrukcja biegu promieni
Ļ
wietlnych w mikroskopie .
6) Powi
ħ
kszenie mikroskopu.
Opis metody pomiarowej i stosowanych przyrz
Ģ
dów.
W
ę
wiczeniu wykorzystywane s
Ģ
nast
ħ
puj
Ģ
ce przyrz
Ģ
dy: płytka szklana, płytka z
tworzywa sztucznego (pleksi),
Ļ
ruba mikrometryczna do pomiaru grubo
Ļ
ci płytek oraz
mikroskop optyczny wyposa
Ň
ony w czujnik zegarowy (słu
ŇĢ
cy do pomiaru wielko
Ļ
ci
przesuwu obiektywu wzgl
ħ
dem stolika).
Celem
ę
wiczenia jest wyznaczenie współczynników załamania materiałów z których
wykonane s
Ģ
obie płytki.
2
v
Pomiar polega na obserwacji przez mikroskop dwóch punktów zaznaczonych na górnej i
dolnej powierzchni danej płytki uło
Ň
onej na jego stoliku. Ogl
Ģ
daj
Ģ
c punkt A le
ŇĢ
cy na
dolnej powierzchni płytki widzimy jego obraz O (Rys.1). Jak wida
ę
, obraz ten jest wyra
Ņ
nie
bli
Ň
ej górnej powierzchni płytki ni
Ň
sam punkt A. Mamy zatem wra
Ň
enie pozornego
zmniejszenia si
ħ
grubo
Ļ
ci płytki. Odległo
Ļę
x
od punktu B
le
ŇĢ
cego na powierzchni górnej
płytki do obrazu O to tzw. grubo
Ļę
pozorna płytki. Jest ona zale
Ň
na od rzeczywistej grubo
Ļ
ci
płytki
d
i współczynnika załamania
n
materiału z którego płytka jest wykonana. Zgodnie z
prawem Snelliusa, wzgl
ħ
dny współczynnik załamania
n
materiału płytki wzgl
ħ
dem
powietrza spełnia nast
ħ
puj
Ģ
cy zwi
Ģ
zek :
n
=
sin
ŋ
2
(4)
sin
ŋ
1
gdzie k
Ģ
ty a
1
i a
2
to odpowiednio k
Ģ
t padania i załamania przy przej
Ļ
ciu
Ļ
wiatła z wn
ħ
trza
materiału płytki do powietrza.
Poniewa
Ň
Ļ
rednica obiektywu soczewki jest niewielka, k
Ģ
ty te s
Ģ
bardzo małe. Dlatego te
Ň
,
z bardzo dobrym przybli
Ň
eniem spełniaj
Ģ
zwi
Ģ
zek:
sin
a
»
tg
a
(5)
Rys.1.
3
Jak wida
ę
na rys.1 :
tg
a
=
y
oraz
tg
a
=
y
a zatem :
n
=
tg
a
2
=
y
×
d
=
d
(6)
1
d
2
x
tg
a
x
y
x
1
A zatem, aby wyznaczy
ę
współczynnik załamania materiału z którego wykonana jest
płytka nale
Ň
y zmierzy
ę
jej grubo
Ļę
rzeczywist
Ģ
d
oraz grubo
Ļę
pozorn
Ģ
x
.
Pomiar grubo
Ļ
ci rzeczywistej płytki wykonujemy przy pomocy
Ļ
ruby mikrometrycznej.
Natomiast do wyznaczenia grubo
Ļ
ci pozornej wykorzystujemy czujnik zegarowy w jaki
wyposa
Ň
ony jest mikroskop. Za pomoc
Ģ
czujnika mo
Ň
emy zmierzy
ę
wielko
Ļę
przesuni
ħ
cia
obiektywu mikroskopu wzgl
ħ
dem stolika. Grubo
Ļę
pozorna to ró
Ň
nica mi
ħ
dzy poło
Ň
eniami
obiektywu nad stolikiem wtedy gdy ogl
Ģ
damy ostre obrazy punktów A i B, czyli dolnej i
górnej powierzchni płytki.
Wyznaczony t
Ģ
metod
Ģ
współczynnik załamania
Ļ
wiatła jest wzgl
ħ
dnym
współczynnikiem załamania materiału płytki w odniesieniu do powietrza. Poniewa
Ň
jednak
bezwzgl
ħ
dny współczynnik załamania
Ļ
wiatła dla powietrza jest bardzo bliski jedno
Ļ
ci (
n
p
=
1.000292), otrzymany rezultat jest jednocze
Ļ
nie bardzo dobrym przybli
Ň
eniem
bezwzgl
ħ
dnego współczynnika załamania
Ļ
wiatła dla materiału z którego wykonana jest
płytka ( patrz wzór (2)).
Przebieg
ę
wiczenia:
1.
Umie
Ļ
ci
ę
płytk
ħ
szklan
Ģ
na stoliku mikroskopu i podnie
Ļę
stolik mikroskopu tak, aby
obiektyw znajdował si
ħ
tu
Ň
nad powierzchni
Ģ
płytki.
2.
Patrz
Ģ
c w okular mikroskopu przesuwa
ę
powoli stolik w dół do chwili uzyskania ostrego
obrazu punktu ( rysy) znajduj
Ģ
cego si
ħ
na dolnej powierzchni płytki. Odczyta
ę
wskazanie
X
11
czujnika zegarowego.
3.
Pomiar powtórzy
ę
czterokrotnie rozregulowuj
Ģ
c ka
Ň
dorazowo ostro
Ļę
widzenia.
Wskazania
X
1i
czujnika zegarowego dla wszystkich 5 pomiarów wpisa
ę
do tabeli 1.
4.
Powtórzy
ę
czynno
Ļ
ci opisane w pkt. 2 i 3 obserwuj
Ģ
c tym razem punkt (rys
ħ
) znajduj
Ģ
cy
si
ħ
na górnej powierzchni płytki i kolejno notuj
Ģ
c w tabeli 1 wskazania
X
2i
.
Tab.1. Wyniki pomiarów dla płytki szklanej
X
1i
[mm]
¿
X
1
Ï
[mm]
S
X1
[mm]
X
1
[mm]
X
2i
[mm]
¿
X
2
Ï
[mm]
S
X2
[mm]
X
2
[mm]
D
d
[mm]
d
[mm]
4
D
D
5.
Zmierzy
ę
rzeczywist
Ģ
grubo
Ļę
d
płytki szklanej za pomoc
Ģ
Ļ
ruby mikrometrycznej i
wpisa
ę
do tabeli 1. Bł
Ģ
d bezwzgl
ħ
dny pomiaru grubo
Ļ
ci D
d
= 0.01 mm
6.
Wszystkie czynno
Ļ
ci opisane w pkt. 1-5 powtórzy
ę
dla płytki z tworzywa sztucznego.
Wyniki pomiarów wpisa
ę
do tabeli 2
Tab.2. Wyniki pomiarów dla płytki z pleksi
X
1i
[mm]
¿
X
1
Ï
[mm]
S
X1
[mm]
X
1
[mm]
X
2i
[mm]
¿
X
2
Ï
[mm]
S
X2
[mm]
X
2
[mm]
d
[mm]
d
[mm]
Opracowanie wyników pomiarów
1. Na podstawie wyników pomiarów zgromadzonych w tabelach 1 i 2 obliczy
ę
i wpisa
ę
w
odpowiednie pola:
a) warto
Ļ
ci
Ļ
rednie
¿
X
1
Ï
wskaza
ı
czujnika zegarowego dla dolnej powierzchni płytek:
=
5
X
1
i
X
=
i
1
(7)
1
5
b)
Ļ
redni bł
Ģ
d kwadratowy pojedynczego pomiaru skorygowany współczynnikiem
Studenta
t
ŋ
,n
:
=
5
(
)
n
X
-
X
2
1
1
i
S
=
i
1
×
t
(8)
X
1
5
-
1
a
,
współczynnik Studenta
t
ŋ
,n
odczyta
ę
z tablic, przyjmuj
Ģ
c poziom ufno
Ļ
ci
ŋ
= 0.7 i
liczb
ħ
pomiarów
n
= 5.
c)
bł
Ģ
d bezwzgl
ħ
dny wskazania
D
X
1
wg. wzoru:
D
X
=
S
2
+
d
2
(9)
1
X
1
gdzie
Ō
– bł
Ģ
d systematyczny odczytu wskazania czujnika równy 0.01 mm
5
D
D
D
Plik z chomika:
kapskyduraj
Inne pliki z tego folderu:
cwiczenie 85.pdf
(99 KB)
cwiczenie 80.pdf
(61 KB)
cwiczenie 78.pdf
(47 KB)
cwiczenie 76.pdf
(100 KB)
cwiczenie 75.pdf
(123 KB)
Inne foldery tego chomika:
Książki i Wiedza
Wykłady Fizyka
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin