WSTĘP.
Promień świetlny przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego ulega załamaniu na granicy tych dwóch ośrodków. Jeżeli przebywa on drogę z ośrodka rzadszego optycznie I do gęstszego II optycznie to załamuje się on w kierunku normalnej w punkcie załamania do płaszczyzny powierzchni łamiącej. W przypadku gdy promień świetlny biegnie z ośrodka optycznie gęstszego II i wchodzi do ośrodka optycznie rzadszego I to załamuje się w kierunku od normalnej.
1
2 I
2 II
Jest to tak zwana zasada odwracalności biegu promienia.
Przyczyną załamania promienia świetlnego na granicy dwóch różnych od siebie ośrodków jest różnica w prędkościach rozchodzenia się promienia świetlnego. Dla każdego kąta padania promienia jest jeden kąt załamania. Prawo Snelliusa:
Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest stały i równa się stosunkowi prędkości rozchodzenia się fali świetlnej w pierwszym ośrodku do prędkości w drugim. W oparciu o tę prawidłowość zostało wprowadzone pojęcie współczynnika załamania promienia świetlnego na granicy dwóch ośrodków, który jest równy odwrotności stosunku prędkości rozchodzenia się promienia świetlnego w dwóch ośrodkach.
ZADANIE 1
Pokazać, że dla biegu promienia w płytce szklanej dla małego kąta załamania współczynnik załamania
n = d / h ,
gdzie :
d – grubość płytki szklanej,
h – grubość pozorna.
Oznaczmy przez a
a
A B
d
Jeżeli jest małym kątem to wtedy kąt jest również kątem małym. Ponadto sin jest w przybliżeniu równy tg, a więc:
Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest równy n, a więc ostatecznie:
ZADANIE 2
Pomiar współczynnika załamania światła za pomocą mikroskopu. Wyznaczamy współczynnik załamania dla szkła. W tym celu zaznaczamy atramentem na płytce kreski – jedna na powierzchni górnej płytki, druga prostopadle na dolnej. Za pomocą mikroskopu z mikrometrem mierzymy grubość rzeczywistą płytki. Regulując ostrość, tak aby widzieć wyraźnie górną kreskę i notujemy wskazanie miernika. Po odjęciu od siebie tych wartości otrzymamy grubość pozorną płytek oznaczoną przez h. Po dokonaniu pomiarów dokonujemy obliczenia współczynnika załamania na granicy według wzoru:
Płytka
Pomiar
Grubość płytki d[mm]
Grubość pozorna h[mm]
dŚR
hŚR
n
Szkło
6,47
4,31
6,67
4,33
1,5204
2
6,78
4,29
3
6,83
4,38
4
6,60
4,35
5
6,69
4,34
Plexi
4,27
2,78
4,28
1,520
4,25
2,82
2,72
2,75
2,81
ZADANIE 3
Jaki warunek muszą spełniać kąty , aby kąt odchylenia miał wartość minimalną. kąt łamiący pryzmatu.
Przyjmując następujące założenia, że : Wśród tych kątów można dostrzec pewne zależności. Są to :
A
j l
n E
k h
a d f a d
b g
g j
o m
C B
Kąt odchylenia E osiąga minimum wtedy, gdy przebiegi promienia wchodzącego do pryzmatu i wychodzącego z niego są symetryczne względem osi pryzmatu. Innymi słowy promień przechodzący przez pryzmat musi być równoległy do jego podstawy. Pojawiają się wtedy następujące zależności: wtedy kąt i jednocześnie kąt więc;
ZADANIE 4
Wyznaczyć współczynnik załamania szkła metodą pomiaru kąta najmniejszego odchylenia promienia w pryzmacie. Umieszczamy pryzmat na kartce, następnie przy pomocy szpilek wyznaczamy bieg promienia przez pryzmat. Po ustawieniu szpilek mierzymy kąt łamiący pryzmat;i kąt najmniejszego odchylenia Emin. Po zmierzeniu wartości doświadczalnych wyliczamy współczynnik załamania pryzmatu n za pomocą wzoru wyliczonego z poprzedniego zadania.
Emin
RACHUNEK BŁĘDÓW:
BŁĄD ZADANIA 2 (metodą pochodnej logarytmicznej).
BŁĄD ZADANIA 4 (metodą różniczki zupełnej).
...
Bonifacy7