Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 5: Współczynnik załamania światła dla ciał stałych Cel ćwiczenia: Wyznaczenie współczynnika załamania światła dla szkła i pleksiglasu metodą pomiaru grubości pozornej za pomocą mikroskopu. Literatura [] Kąkol Z., Fizyka dla inżynierów, OEN Warszawa, 999. [2] Zięba A. (red), Pracownia Fizyczna Wydziału Fizyki i Techniki Jądrowej SU642, AGH, Kraków 2002 (ew. wydania wcześniejsze). Zagadnienia do opracowania Ocena i podpis. Prawo odbicia. 2. Bezwzględny i względny współczynnik załamania ośrodka. Prawo załamania.. Przeanalizuj bieg promieni w przezroczystej płytce płasko-równoległej, podaj zależność między jej prawdziwą grubością d, grubością pozorną i współczynnikiem załamania n. 4. Budowa mikroskopu bieg promieni w mikroskopie. Od czego zależy powiększenie obrazu widzianego w mikroskopie? 5. Ośrodki dyspersyjne. Zależność współczynnika załamania od długości fali. 6. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Zależność kąta granicznego od współczynnika załamania. 7. Równanie soczewki. Zależność ogniskowej od promieni krzywizny soczewki. 8. Analiza obrazów obserwowanych przy użyciu soczewki. Ocena z odpowiedzi: 5-
Opracowanie ćwiczenia Opracuj i opisz zagadnienia nr i podpis: 5-2
2 Oznaczenia, podstawowe definicje i wzory Stosowane oznaczenia c prędkość światła w próżni (także praktycznie w powietrzu) ν (2) prędkość światła w ośrodku (2) n (2) bezwzględny współczynnik załamania światła dla ośrodka (2); n (2) = c/ν (2) n 2 względny współczynnik załamania światła ośrodka 2 względem ośrodka ; n 2 = n 2 = ν n ν 2 α kąt padania β kąt załamania d grubość rzeczywista płytki równoległościennej h grubość pozorna płytki równoległościennej Rysunek 5-: Bieg promienia świetlnego przez płytkę równoległościenną. Prawo załamania: Idea pomiaru n por. rys. 5-: sin α sin β = ν ν 2 = n 2 n = n 2. sinα = tgα = AB h, sinβ = tgβ = AB d n = sinα sinβ = d h Układ pomiarowy mikroskop wyposażony w czujnik mikrometryczny i nasadkę krzyżową, śruba mikrometryczna, zestaw płytek szklanych i z pleksiglasu, różnej grubości, zestaw filtrów z podanymi długościami fali. Powiększenie mikroskopu (wzór przybliżony): p = ld f f 2 gdzie: l odległość między obiektywem a okularem; d odległość dobrego widzenia, f ogniskowa obiektywu, f 2 ogniskowa okularu. 5-
Rysunek 5-2: Schemat budowy mikroskopu: a) mikroskop i jego elementy: kondensor, 2 obiektyw, okular, 4 lusterko lub lampka oświetleniowa, 5 czujnik mikrometryczny, którego stopka spoczywa na ruchomej części mikroskopu, 6 nasadka krzyżowa XY mocująca z pokrętłami do przesuwu płytki, 7a pokrętło służące do przesuwu stolika ruchem zgrubnym, 7b pokrętło służące do przesuwu stolika ruchem dokładnym; b) zasada powstawania obrazu (A ) przedmiotu (A). Wykonanie ćwiczenia. Zapoznaj się z budową mikroskopu. 2. Na obu powierzchniach badanej płytki wykonaj ślady atramentem lub rysy.. Zmierz grubość d płytki za pomocą śruby mikrometrycznej. 4. Wyreguluj położenie lampy mikroskopowej (lusterka) tak aby światło padało na obiektyw. 5. Ustaw badaną płytkę na stoliku mikroskopu w uchwycie i dobierz ostrość tak by uzyskać kontrastowy obraz. Regulując położenie stolika pokrętłem 7a zaobserwuj górny i dolny ślad zaznaczony na płytce. 6. Pokrętłem 7b przesuń stolik mikroskopu do momentu uzyskania ostrego obrazu śladu na górnej powierzchni płytki. 7. Odczytaj położenie wskazówki czujnika a g. 8. Przesuń stolik mikroskopu do położenia, w którym widoczny jest ślad na dolnej powierzchni płytki (pokrętłem 7b). 9. Ponownie odczytaj położenie wskazówki czujnika a d. 0. Odczyty zanotuj w tabeli, 2 lub.. Dla badanej płytki wykonaj czynności od 4 do 9, zakładając na lampę mikroskopową dostępne filtry o podanej długości fali. 2. Wyniki zanotuj w tabeli 4. 5-4
Wariant do wykonania (określa prowadzący zajęcia):. Wykonaj pomiary krotnie dla każdej płytki według punktów 2 0 dla płytek szklanych i dla płytek z pleksiglasu. 2. Wykonaj pomiary krotnie dla płytki według punktów 2 2. podpis: 5-5
4 Wyniki pomiarów Tabela materiał grubość wskazanie czujnika grubość współczynnik rzeczywista pozorna załamania lp. d a d a g h = a d a g n = d h [mm] [mm] [mm] [mm] 2 4 5 6 7 8 9 0 wartość średnia n Tabela 2 materiał grubość wskazanie czujnika grubość współczynnik rzeczywista pozorna załamania lp. d a d a g h = a d a g n = d h [mm] [mm] [mm] [mm] 2 4 5 6 7 8 9 0 wartość średnia n 5-6
Tabela materiał grubość wskazanie czujnika grubość współczynnik rzeczywista pozorna załamania lp. d a d a g h = a d a g n = d h [mm] [mm] [mm] [mm] 2 4 5 6 7 8 9 0 wartość średnia n Tabela 4: Badanie zależności n(λ) materiał grubość rzeczywista z tabeli długość fali wskazanie czujnika grubość współczynnik wartość λ pozorna załamania średnia a d a g h = a d a g n = d n h [mm] [mm] [mm] I 2 II 2 III 2 IV 2 podpis: 5-7
5 Opracowanie wyników pomiarów. Oblicz wartość średnią współczynnika załamania n dla każdej badanej płytki. 2. Oszacuj niepewność standardową typu B wyznaczenia grubości płytki rzeczywistej i pozornej (przykład 4 ćw. 0 ).. Oszacuj względną niepewność całkowitą współczynnika załamania z prawa przenoszenia niepewności, korzystając ze wzoru: u(n) n = (u(d) ) 2 ( ) u(h) 2 + =... d h 4. Oblicz: u(n) =... 5. Zapisz otrzymane wartości współczynnika załamania wraz z obliczonymi niepewnościami i porównaj je z wartościami tablicowymi. rodzaj materiału n, u(n) n tab 6. Wykonaj wykres zależności współczynnika załamania od długości fali dla jednej płytki i zaznacz na wykresie niepewność u(n). Wnioski: Uwagi prowadzącego: Ocena za opracowanie wyników: ocena podpis 6 Załączniki: dodatkowe wykresy, obliczenia, ewentualna poprawa 5-8