Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

Transkrypt

1 Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu Ć wiczenia laboratoryjne z fizyki Ćwiczenie 10 Wyznaczanie współczynnika załamania światła metodą najmniejszego odchylenia w pryzmacie Kalisz, luty 2005 r. Opracował: Ryszard Maciejewski

2 Część doświadczalna Celem ćwiczenia jest: wyznaczenie kąta φ łamiącego pryzmatu, wyznaczenie kąta δ min najmniejszego odchylenia w pryzmacie, wyznaczenie współczynnika n załamania światła, Pomiary i obliczenia Materiały i przyrządy prymaty, źródło światła, stolik z podziałką kątową, Przebieg ćwiczenia Pomiar kąta łamiącego φ pryzmatu 1. Umieścić pryzmat na stoliku z podziałką kątową, tak aby dwusieczna kąta łamiącego pryzmatu była w przybliżeniu równoległa do światła padającego na pryzmat, a środek pryzmatu pokrywał się ze środkiem okręgu z naniesioną podziałką kątową. Rys. 1 Wyznaczanie kąta łamiącego pryzmatu - 2 -

3 2. Skierować wiązkę światła na pryzmat jak na rys Odczytać na podziałce kątowej kąty α l i α p promieni odbitych z lewej i prawej strony pryzmatu. Zero podziałki kątowej znajduje się nad kątem łamiącym pryzmatu. 4. Pomiary z pkt. 3 powtórzyć trzykrotnie i policzyć wartość średnią kątów. 5. Z rys.3 wynika, że φ = α 1 + α 2 oraz ε = 2(α 1 + α 2 ). Z tych warunków możemy obliczyć kąt φ łamiący pryzmatu: 6. Wyniki zanotować w tabeli. α l α p ϕ = 2 Pomiar δ min kąta najmniejszego odchylenia światła 1. Ustawić pryzmat na stoliku w sposób pokazany na rysunku poniżej. Rys. 2 Wyznaczenie kąta odchylenia promienia w pryzmacie 2. Obracać stolikiem tak, aby kąt odchylenia promienia malał (promień będzie się przybliżał do pewnej granicznej wartości, a następnie się od niej oddalał). 3. Odczytać z podziałki kątowej wartość najmniejszą kąta δ l. 4. Ostrożnie podnieść pryzmat ze stolika i odczytać wartość kata wiązki nie odchylonej δ Obliczyć kąt najmniejszego odchylenia ze wzoru: δ min = δ l δ 0 6. Wartości wpisać do tabeli pomiarowej. 7. Odwrócić pryzmat symetryczne względem promienia padającego. 8. Powtórzyć trzykrotnie pomiary dla δ p od pkt.2 do pkt. 6 (dla promienia odchylanego teraz w prawą stronę)

4 9. Obliczyć wartość średnią δ l i δ p. 10. Obliczyć kąt najmniejszego odchylenia ze wzoru: δ min = δ l δ 0 oraz δ min = δ p δ Wartości wpisać do tabeli pomiarowej. ` 12. Obliczyć wartość kąta najmniejszego odchylenia δ2 min bez pomiaru kąta promienia nieodchylonego ze wzoru: 13. Wartości wpisać do tabeli pomiarowej. 14. Obliczony kąt δ2 min porównać z katem δ min. δ δ l δ p 2 min = 2-4 -

5 Tabela pomiarowa Pomiar kąta łamiącego φ pryzmatu Odbicie od ścianki lewej Odbicie od ścianki prawej Pomiar Pomiar α l = α p = Średnia wartość α l = Średnia wartość α l = ε = φ = Pomiar δ min kąta najmniejszego odchylenia światła Odbicie od ścianki lewej Odbicie od ścianki prawej Pomiar Pomiar δ l = δ p = Średnia wartość δ l = Średnia wartość δ p = δ 0 = δ 0 = δ min = δ min = δ2 min = Pojęcia kluczowe Pryzmat, prawo załamania światła, współczynnik załamania, dyspersja pryzmatu, kąt łamiący, bieg promieni w pryzmacie

6 Ocena błędów oszacować błąd odczytu na podziałce kątowej, aby wyeliminować błąd paralaksy, oko w chwili odczytywania odpowiedniej podziałki skali, winno być umieszczone w płaszczyźnie prostopadłej do skali, błąd δ l,, δ p, α l, α l obliczyć jako błąd średniej arytmetycznej, gdyż zwykle wykonujemy 3 pomiary. Literatura uzupeł niają ca 1. Stanisław Szuba Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej 1996 r. 2. Tadeusz Dryński Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN Warszawa1967 r. 3. Henryk Szydłowski Pracownia fizyczna, PWN Warszawa 1975 r. 4. Michał Halaunbrenner Ćwiczenia praktyczne z fizyki kurs średni, PZWSz 5. R.Resnick, D.Halliday Fizyka dla studentów nauk przyrodniczych i technicznych, tom I, wydanie IV, PWN, Warszawa 1980 r. 6. Marta Skorko Fizyka, PWN Warszawa 1980 r. 7. Szczepan Szczeniowski Fizyka doświadczalna cz.i, PWN, Warszawa 1980 r. 8. C.Kittel, W.D.Knight, M.A.Ruderman Mechanika, PWN, Warszawa 1973 r., wyd.ii 9. R.P.Feynman, R.B.Leighton, M.Sands Feynmana wykłady z fizyki, tom I, część I, PWN, Warszawa 1971 r