Jarosław Mularz                                                                                                                05.04.2011            

I BD, LP-12, C-6

Laboratorium z fizyki

Ćwiczenie nr:  44.

" Wyznaczanie względnego współczynnika załamania światła dla przeźroczystego ośrodka przy pomocy mikroskopu"

Zagadnienia do samodzielnego opracowania :

1. Widmo promieniowania elektromagnetycznego.

2. Zjawiska towarzyszące przejściu promieniowania elektromagnetycznego przez ośrodek różny od próżni.

3. Zasada działania mikroskopu.

Wstęp teoretyczny do ćwiczenia:

Promieniowanie elektromagnetyczne można opisać: jako falę elekromagnetyczną i jako strumień elektronów . Fala elektromagnetyczna jest to  rozchodząca  się  w  przestrzeni i czasie spójna zmiana pola elektrycznego i magnetycznego.

Inny sposób opisu promieniowania elektromagnetycznego polega na traktowaniu go jako strumienia cząstek fotonów, pozbawionych masy spoczynkowej, ale niosących ze sobą ściśle określoną energię :

E = h v, gdzie h - stała Plancka.

Stosując do opisu rozchodzenia się fali elektromagnetycznej pojęcia optyki geometrycznej , tzn. kierunek wzdłuż którego przenosi się energia fali elektromagnetycznej nazywa się promieniem fali, to prawa opisujące zachowanie się światła na granicy dwóch ośrodków można sformułować następująco: gdy promień światła pada na granicę dwóch ośrodków to promień odbity, padający oraz prostopadła padania leżą w jednej płaszczyźnie, kąt odbicia równa się kątowi padania .

Dla zjawisk załamania: promień padający, załamany i prostopadła padania leżą w jednej płaszczyźnie; stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania równy stosunkowi prędkości światła w pierwszym ośrodku do prędkości światła w drugim ośrodku nazywamy względnym współczynnikiem ośrodka drugiego względem pierwszego .

gdzie : n12 - oznacza że światło przechodzi najpierw przez ośrodek 1 potem 2

a - kąt padania

b - kąt załamania

v1 , v2 - prędkości światła w ośrodku 1 i 2

Metoda pomiaru:

Metoda wyznaczania współczynnika załamania przy pomocy mikroskopu oparta jest na obserwacji równoległego przesunięcia wiązki światła po przejściu przez płasko równoległą płytkę .

Jeżeli na powierzchni I narysujemy jedną linię , a na powierzchni II narysujemy krzyżującą się z nią drugą linię , to obserwując przez mikroskop widzi się obraz linii narysowanej na powierzchni II nie w punkcie O lecz w miejscu oznaczonym O’. Oznaczany grubość płytki przez d’=O’O’’.

skąd :      

Dla niewielkich kątów padania i załamania można przyjąć :

Wykonanie ćwiczenia:

1.       Przygotować mikroskop do pomiarów ustawiając równo oświetlone pole widzenia.

2.       Wybrać dwie płytki płasko-równoległe z różnych materiałów o większej grubości i starannie oczyścić.

3.       Śrubą mikrometryczną zmierzyć grubość płytek d. Pomiary powtórzyć 10 razy dla każdej płytki (mierząc w różnych miejscach w okolicy skrzyżowania linii).

4.       Ustawić płytkę na stoliku mikroskopu. Pokręcając śrubą przesuwu pionowego ustawić mikroskop tak, aby widoczna była ostro kreska narysowana na górnej powierzchni płytki. Uwaga: ostrość należy dokładnie ustawić na powierzchnię na której znajduje się kreska.

5.       Kręcąc śrubą znajdującą się na stopce czujnika dołączonego do mikroskopu ustawić wskazanie w okolicy 1mm i odczytać wskazanie czujnika.

6.       Obniżyć obiektyw (podnieść stolik!) tak, aby otrzymać ostry obraz kreski znajdującej się na dolnej powierzchni płytki (uwaga: ostrość należy dokładnie ustawić na powierzchnię, na której znajduje się kreska).

7.       Odczytać wskazanie czujnika. Pomiary powtórzyć dziesięciokrotnie.

8.       Powtórzyć pomiary omawiane w punktach 4 ÷ 7 kolejnych płytek.

Przyjęte zostały następujące oznaczenia:

d  - grubości płytek zmierzone przy pomocy śruby mikrometrycznej,

- średnie wartości grubości tych płytek,

d’ - wartości pozornej grubości płytek zmierzone przy pomocy mikroskopu, równe różnicy wskazań czujnika,

- średnie wartości pozornej grubości płytek zmierzone przy pomocy mikroskopu.

Obliczenia:

Wnioski:

...