D12. Pomiar współczynnika załamania światła szkła i innych materiałów przeźroczystych za pomocą mikroskopu. 1/3
ˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉˉ
D12. Pomiar współczynnika załamania światła szkła i innych materiałów
przeźroczystych za pomocą mikroskopu
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskami optycznymi zachodzącymi przy przejściu
światła przez płytkę płasko-równoległą oraz doświadczalne wyznaczenie – za pomocą
mikroskopu - współczynnika załamania światła materiałów przeźroczystych.
Zjawisko załamania światła polega na zmianie kierunku jego biegu na granicy między dwoma
ośrodkami o różnych gęstościach optycznych, czyli różnych prędkościach rozchodzenia się światła
w tych ośrodkach (np. v1 i v2). Stosunek tych prędkości (v1/v2) nazywamy współczynnikiem
załamania n2,1 ośrodka drugiego względem pierwszego. Relację pomiędzy kierunkami promieni
padającego na powierzchnię graniczną i załamanego podaje prawo załamania światła (prawo
Snelliusa) wyrażone wzorem:
1,2
2
1
sin
sin n
v
v
(1)
gdzie oznacza kąt padania – kąt załamania światła.
Na skutek załamania światła na powierzchni granicznej między powietrzem a materiałem o
większej gęstości optycznej (np. szkłem) powstaje złudzenie optyczne, że odległości w kierunku
normalnym do powierzchni granicznej są mniejsze niż w rzeczywistości. Na przykład szyba
szklana wydaje się cieńsza niż w rzeczywistości jest. Ilustruje to poniższy rysunek, na którym
obrazem pozornym punktu A jest punkt A’.
Obserwowaną w ten sposób grubość warstwy materiału przezroczystego OA’ nazywamy
grubością pozorną h. Łatwo wykazać, że stosunek grubości rzeczywistej d do pozornej h równy
jest współczynnikowi załamania światła badanego materiału*. Grubość pozorną płytki szklanej
można wyznaczyć za pomocą mikroskopu jako różnicę w położeniu tubusa względem stolika
mikroskopu dla dwóch ustawień ostrości obrazu: na dolną i na górną powierzchnię płytki.
*Wyjaśnienie: Analizując - na rysunku - dwa trójkąty OBA’ i OBA, utworzone przez
promienie świetlne oraz normalną do płaszczyzny, zauważamy, że:
tg
h
OB
(2) oraz
tg
d
OB
(3).
