Docsity
Docsity

Przygotuj się do egzaminów
Przygotuj się do egzaminów

Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity


Otrzymaj punkty, aby pobrać
Otrzymaj punkty, aby pobrać

Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium


Informacje i wskazówki
Informacje i wskazówki

Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą ..., Egzaminy z Fizyka

przecinającymi się pod kątem φ stanowi pryzmat. Kąt φ nosi nazwę kąta łamiącego pryzmatu. Prosta wzdłuż której przecinają się płaszczyzny ścian bocznych, ...

Typologia: Egzaminy

2022/2023

Załadowany 24.02.2023

Jacek90
Jacek90 🇵🇱

4.9

(17)

226 dokumenty

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą ... i więcej Egzaminy w PDF z Fizyka tylko na Docsity! INSTYTUT FIZYKI WYDZIAŁ INŻYNIERII PRODUKCJI I TECHNOLOGII MATERIAŁÓW POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA PRACOWNIA OPTYKI Ć W I C Z E N I E N R O-1 WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA ZA POMOCĄ SPEKTROMETRU Ćwiczenie O-1: Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą spektrometru 2 I. Zagadnienia do opracowania 1. Zjawisko odbicia i załamania światła. 2. Załamanie światła w pryzmacie. 3. Budowa i zasada działania spektrometru. 4. Zasada wyznaczania współczynnika załamania światła za pomocą spektrometru. 5. Rachunek błędu metodą różniczki zupełnej. II. Wstęp teoretyczny 2. 1. Zjawisko odbicia i załamania światła Podstawowymi prawami optyki geometrycznej są prawa odbicia i załamania światła. Możemy je przedstawić na następującym przykładzie: Jeżeli na granicę dwóch ośrodków optycznych I i II, w których prędkości rozchodzenia się światła są odpowiednio v1 i v2, pada promień pod kątem , to częściowo ulega on odbiciu pod katem 1, a częściowo przechodzi do ośrodka drugiego ulegając załamaniu pod kątem  (Rys. 1). Rys. 1. Zjawisko odbicia i załamania światła Zjawiskami odbicia i załamania rządzą następujące prawa: - Kąt padania  (zawarty między normalną N do granicy dwóch ośrodków i promieniem padającym), kąt odbicia 1 (zawarty między normalną N i promieniem odbitym) oraz kąt załamania  (między normalną N, a promieniem załamanym) leżą w jednej płaszczyźnie. - Kąt odbicia równy jest kątowi padania: 1 = . - Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania równy jest stosunkowi prędkości rozchodzenia się światła w obu ośrodkach i jest wielkością stałą dla danego rodzaju promieniowania: 1 2 sin sin v n v     (1) Ćwiczenie O-1: Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą spektrometru 5       2 1 sin 2 1 sin sin sin min n (3) 2.3. Budowa i zasada działania spektrometru Spektrometr stanowi precyzyjną odmianę spektroskopu i umożliwia dokładny pomiar kąta odchylenia promienia przechodzącego przez pryzmat lub inny układ optyczny (Rys.4). Rys. 4. Budowa spektrometru Składa się on z kolimatora K i lunety L, które są umieszczone poziomo na metalowej podstawie. Kolimator jest to metalowy tubus zamknięty z jednej strony soczewką zbierającą S1, z drugiej strony metalową zasłoną, w której znajduje się pionowa szczelina Sz. Szerokość szczeliny można dowolnie regulować za pomocą pierścienia P1. Przed szczeliną ustawiamy źródło światła monochromatycznego (np. lampę sodową) i traktujemy szczelinę jako źródło promieniowania. Długość tubusa odpowiada dokładnie odległości ogniskowej soczewki kolimatora. Dzięki temu kolimator przekształca rozbieżną wiązkę światła w wiązkę promieni równoległych. Wiązka ta może następnie wchodzić bezpośrednio do lunety L, lub po odchyleniu przez pryzmat ustawiony na stoliku Spektrometru. Sama luneta jest wyposażona w układ soczewek zbierających: S2 stanowi obiektyw, a O1 okular lunety, które pozwalają na oglądanie otrzymywanych obrazów. W okularze lunety znajduje się krzyż z nitek pajęczych. Obracając pierścień okularu P2, można regulować ostrość obrazu nitek krzyża. Obwód tarczy T jest zaopatrzony Ćwiczenie O-1: Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą spektrometru 6 w podziałkę kątową (która w tej wersji spektrometru ukryta jest wewnątrz tarczy i można ją obserwować tylko przez okular). Kolimator jest nieruchomy, lunetę można dowolnie przesuwać po obwodzie stolika. Dokładny odczyt położenia lunety jest możliwy dzięki dodatkowemu okularowi z noniuszem kątowym O2 zamontowanemu w lunecie. Sposób odczytu noniusza przestawia Rys. 5. Rys. 5. Przykładowy odczyt noniusza kątowego, w tym przypadku kąt lunety wynosi 234º 23΄. III. Zasada pomiaru (Zasada wyznaczania współczynnika załamania światła za pomocą spektrometru.) Aby wyznaczyć współczynnik załamania światła, z którego wykonany jest pryzmat należy zgodnie z zależnością (3) dokonać pomiaru kąta łamiącego  oraz kąta najmniejszego odchylenia min dla światła monochromatycznego o określonej długości fali. 3.1. Wyznaczanie kąta łamiącego w pryzmacie W celu wyznaczenia kąta łamiącego stosujemy układ przedstawiony na Rys.6. Rys. 6. Zasada pomiaru kąta łamiącego w pryzmacie Ćwiczenie O-1: Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą spektrometru 7 Promienie równoległe wychodzące z kolimatora K padają na pryzmat od strony krawędzi łamiącej. Po odbiciu od obu ścian bocznych otrzymujemy w lunecie obrazy przy dwóch jej położeniach L1 i L2 symetrycznych względem położenia osiowego O1O2. Kąty padania na boczne ściany pryzmatu (i kąty odbicia) wynoszą odpowiednio: 11 90    ; 22 90    ponieważ:     2121 2180218036022360     212   21   kąt zawarty pomiędzy osiami lunety w obu położeniach jest równy podwojonemu kątowi łamiącemu pryzmatu: 2 ; 22 21     (4) 3.2. Wyznaczanie kąta najmniejszego odchylenia min w pryzmacie. W celu wyznaczenia kąta najmniejszego odchylenia stosujemy układ przedstawiony na Rys. 7. Rys. 7. Zasada pomiaru kąta najmniejszego odchylenia min w pryzmacie Szczelinę oświetlamy światłem lampy sodowej. Na stoliku umieszczamy badany pryzmat w położeniu 1, tak aby promienie padające na szczelinę boczną pryzmatu uległy załamaniu. Za pomocą