1.    Wprowadzenie

Załamanie światła jest to zjawisko zachodzące w przypadku, gdy światło pada na powierzchnię rozdzielającą dwa ośrodki, w których prędkości rozchodzenia się światła są różne. Załamanie światła nie występuje tylko w przypadku całkowitego wewnętrznego odbicia.

Zwykłe załamanie światła podlega prawu Snelliusa:

gdzie:

b - jest kątem załamania

n21 – stała zwana WSPÓŁCZYNNIKIEM ZAŁAMANIA OSRODKA 2 WZGLĘDEM 1 i jest równy:

              i są odpowiednio prędkościami fazowymi światła w ośrodkach 1 i 2.

              Polaryzacja światła przy załamaniu zależy od stanu polaryzacji fali padającej, kąta padania i własności ośrodka. Związki miedzy amplitudami wiązek padającej, odbitej i załamanej wyrażają wzory Fresnela. Załamaniu światła niemonochromatycznego towarzyszy zjawisko rozszczepienia światła.

              Zjawiska załamania i odbicia światła można wyjaśnić za pomocą zasady superpozycji i zasady Huygensa – Fresnela.

2.    Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego

- pomiar współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu

              Korzystając z efektu polegającego na pozornej zmianie grubości można wyznaczyć współczynnik załamania przezroczystej płytki. Pozorna grubość płytki według obserwatora patrzącego na płytkę pod kątem a wynosi h, podczas gdy rzeczywista grubość płytki wynosi d. Jeżeli kąt a jest mały, to zachodzi:

sina = tana =

sinb = tanb =

stąd:

- pomiar współczynnika załamania pryzmatu

Współczynnik załamania światła można wyznaczyć z kątów padania i załamania światła na granicy środowisk. Najwygodniej w tym celu posługiwać się ciałem o specjalnie dobranym kształcie. Promień świetlny padający na pryzmat zostaje odchylony o pewien kąt d, zależny od kąta padania a i kąta łamiącego j.

Kąt d jest najmniejszy, gdy wewnątrz pryzmatu promień biegnie prostopadle do dwusiecznej kąta łamiącego j. W tym przypadku kąt d jest równy sumie kątów nieprzyległych.

gdzie:

b=

więc:

Otrzymujemy:

3.    Metodyka badań

-          Opis stanowiska badawczego

*płytki szklane

*płytki ze szkła organicznego

*mikroskop z czujnikiem odległości

*śruba mikrometryczna

*pryzmat

*szpilki

¨ pomiar współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu

              Do pomiaru rzeczywistej grubości badanych płytek służy śruba mikrometryczna. Grubość pozorną mierzymy za pomocą mikroskopu wyposażonego w czujnik odległości. W celu pomiaru grubości pozornej umieszczamy płytkę na stoliku mikroskopu i mierzymy różnicę wskazań czujnika przy ostrości nastawionej raz na górną, raz na dolną powierzchnię płytki.

¨ pomiar współczynnika załamania pryzmatu

              Do symulowania toru promienia świetlnego wewnątrz i na zewnątrz pryzmatu służą szpilki, które należy umieścić w taki sposób, patrząc przez boczną ściankę widzieć wszystkie szpilki na jednej linii. Mierząc kąt między odpowiednimi odcinkami, których końcami są punkty wbicia szpilek można określić kąt o jaki został odchylony promień świetlny wewnątrz pryzmatu.

-          Przebieg realizacji eksperymentu

¨ pomiar współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu

+ po obu stronach płytki zaznaczyć dwie kreski wzajemnie prostopadłe

+ zmierzyć grubość płytki d za pomocą śruby mikrometrycznej

+ umieścić płytkę na stoliku mikroskopu i ustawić mikroskop tak, aby widzieć ostro kreskę na górnej powierzchni płytki

+ zanotować wskazanie czujnika

+ ustawić mikroskop na ostre widzenie kraski dolnej

+zanotować wskazanie czujnika

+ obliczyć różnicę grubości

+określić współczynnik załamania światła

¨ pomiar współczynnika załamania pryzmatu

+ umieścić pryzmat na kartce sprawozdania i wpiąć pionowo dwie szpilki

+ odrysować kontur pryzmatu i bieg promienia w pryzmacie

+ zmierzyć kąt łamiący pryzmatu i kąt jego najmniejszego odchylenia

+ wyznaczyć współczynnik załamania

4.    Tabelka z pomiarami

DANE DOTYCZĄCE WYZNACZENIA WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA PRZEZROCZYSTEJ PŁYTKI ZA POMOCĄ MIKROSKOPU

·         obliczenia średniej grubości płytki plexi i szkła

·         obliczenia średniej grubości pozornej płytki i szkła

·         obliczenia współczynnika załamania

DLA PLEXI                                          DLA SZKŁA

DANE DOTYCZĄCE WYZNACZENIA WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA PRYZMATU