• Nie Znaleziono Wyników

Definicja współczynnika załamania światła

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Definicja współczynnika załamania światła"

Copied!
4
0
0

Pełen tekst

(1)

Wprowadzenie teoretyczne

Doświadczenie „R E F R A K C J A”

Definicja współczynnika załamania światła

Światło jest falą elektromagnetyczną. Jej szybkość w próżni wynosi c = 299792458 m/s ±1 m/s. W ośrodku materialnym szybkość ta jest mniejsza. Współczynnik załamania światła w danym ośrodku jest równy stosunkowi szybkości światła w próżni do szybkości w tym ośrodku:

n= c v

Istnieje pojęcie względnego współczynnika załamania światła ośrodka b względem ośrodka a: stosunek szybkości w ośrodku a do szybkości w ośrodku b.

n

ba

= v

a

v

b

Prawo odbicia. Kąt odbicia promieni świetlnych jest równy kątowi padania, a promień padający, promień odbity i prosta prostopadła (normalna) do granicy dwóch ośrodków leżą w jednej płaszczyźnie.

Kąt padania – kąt między promieniem padającym Kąt odbicia – kąt między promieniem

a prostą prostopadłą do granicy ośrodków odbitym a prostą prostopadłą do

granicy ośrodków

Prawo Snella (prawo załamania). Światło przechodzące z jednego ośrodka do drugiego zmienia kierunek rozchodzenia się:

Droga AC jest przebywana przez światło w tym samym czasie co droga BD. Zatem:

AC vb

= BD

v

a

Ţ

AC

AD vb

= BD

AD v

a

Ţ

sin β

vb

= sin α

v

a

Ţ

va

v

b

= sin α sin β czyli: n

ba

= sin α

sinβ co stanowi prawo Snella

Całkowite odbicie wewnętrzne. Jeżeli światło przechodzi z ośrodka, w którym rozchodzi się z dużą prędkością do ośrodka, w którym biegnie wolniej, to kąt załamania jest mniejszy od kąta padania. W przeciwnym przypadku (np. woda-powietrze) kąt załamania jest większy od kąta padania. W związku z tym, w ośrodkach, gdzie światło rozchodzi się wolniej będzie istniał graniczny kąt padania, dla którego światło załamane będzie ślizgać się po powierzchni ośrodka (β = 90°). Dla kątów większych od kąta granicznego nastąpi odbicie wewnętrzne i światło nie przejdzie do drugiego ośrodka.

Zagadnienia do przygotowania:

- rozchodzenie się fali świetlnej na granicy dwóch ośrodków;

- prawo odbicia i załamania światła;

- współczynnik załamania;

- całkowite odbicie wewnętrzne.

(2)

Szablon metodyczny

„R E F R A K C J A”

Student 1: Wyznaczanie współczynnika załamania światła.

Student 2: Sprawdzanie prawa Snella.

Baza teoretyczna

Prawo Snella:

n= sin α sin β

Zatem, aby wyznaczyć współczynnik załamania światła metodą bezpośrednią należy:

- wykonać pomiary zależności kąta załamania od kąta padania,

- sporządzić wykres zależności sina od sinb, - odczytać z niego wartość współczynnika załamania

Zatem, aby sprawdzić zależność kąta załamania od kąta padania, należy:

- wykonać pomiary zależności kąta załamania od kąta padania,

- sporządzić wykres zależności sinb od sina - zanalizować jego liniowość

Wskazówki praktyczne

Pomiary zależności kąta załamania od kąta padania wygodnie jest przeprowadzić z wykorzystaniem półkola wykonanego z substancji, której współczynnik załamania ma być wyznaczony. Półkole ułożone na stoliku pomiarowym tak, aby jego środek pokrywał się ze środkiem stolika, przepuszcza wiązkę światła w ten sposób, że wiązka opuszczając półkole przecina granicę ośrodków pod zerowym kątem (nie załamuje się). Łatwo wówczas odczytać kąt załamania światła na kątowej skali stolika pomiarowego.

sin β =

1

n

sin α

sin α=n⋅sin β

(3)

Wskazówki do sprawozdania – wyznaczanie

„R E F R A K C J A”

Student 1: Wyznaczanie współczynnika załamania światła.

I. Metodyka (ideowy plan ćwiczenia) II. Przebieg ćwiczenia

II.1. Przebieg czynności

II.2. Szkic układu pomiarowego III. Wyniki

III.1. Wyniki pomiarów

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

a [o]

b [o] Db [o] Da = ...

III.2. Obliczenia (przykładowe – odnoszą się np. do pomiaru nr 3)

sina = ....

sinb = ....

Dsina = | sin(a) - sin (a+Da)| = ....

Dsinb = | sin(b) - sin (b+Db)| = ....

III.3. Wyniki obliczeń

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

sina [-]

sinb [-]

Dsinα [-]

Dsinb [-]

III.4. Wykres

+ obliczenie n (nachylenie prostej „najlepszego dopasowania”) + obliczenie n’ (nachylenie prostej odchylonej)

+ obliczenie dokładności metody Δn = | n - n’|

IV. Podsumowanie

Wyznaczona wartość … wynosi ...

Dokładność metody: ...

Dodatkowe wnioski, spostrzeżenia, przyczyny niepewności pomiarowych.

(4)

Wskazówki do sprawozdania – sprawdzanie

„R E F R A K C J A”

Student 2: Sprawdzanie prawa Snella.

I. Metodyka (ideowy plan ćwiczenia) II. Przebieg ćwiczenia

II.1. Przebieg czynności

II.2. Szkic układu pomiarowego III. Wyniki

III.1. Wyniki pomiarów

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

a [o]

b [o] Db [o] Da = ...

III.2. Obliczenia (przykładowe – odnoszą się np. do pomiaru nr 3) sin b = ....

sina = ....

Dsin b = | sin( b ) - sin ( b +D b )| = ....

Dsina = | sin(a) - sin (a+Da)| = ....

III.3. Wyniki obliczeń

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

sinb [-]

sina [-]

Dsinb [-]

Dsinα [-]

III.4. Wykres IV. Podsumowanie

Ponieważ na wykresie … można poprowadzić prostą przechodzącą przez wszystkie prostokąty niepewności pomiarowych, nie ma podstaw do stwierdzenia odstępstwa od …

Ewentualnie: Odstępstwo od liniowości w zakresie ... może wynikać z ….

Dodatkowe wnioski, spostrzeżenia, przyczyny niepewności pomiarowych.

Cytaty

Powiązane dokumenty

nicznego Katedrę Prawa Publicznego Kościelnego i na Wydziale Prawa i Nauk Społeczno-Ekonomicznych zastępczo wykłady z historii ustroju Polski, a następnie z historii prawa

Wielu autorów podawało sformułowanie piątego aksjomatu, w taki sposób by zapew- nić istnienie prawdopodobieństwa (w tym przypadku skończenie addytywnego).. Struktura

jawia przyczynę swego istnienia i ku niej wiedzie. Powrót ten odbywa się wedle określonego porządku, gdyż Dobro jest źródłem hierarchii i układu form. Byty

W trakcie testu hamowania ten współczynnik nie zmienia się, stała jest również siła nacisku samochodu na podłoże, zatem siła tarcia R w trakcie tego testu jest również

Światło monochromatyczne – światło jednobarwne – fala elektromagnetyczna o określonej długości (każdy kolor światła to fala elektromagnetyczna o innej długości, np

Były to prawdopo- dobnie dwa małe przedmioty (może drogocenne kamienie) ukryte w pektorale arcykapłana, za pomocą których zadawał on Bogu pytania o losy Izraela (Lb 27,21).

Spotkaliśmy już światło w kontekście militarnym (np. Tym razem jednak dotknięta płomieniem nie jest Jerozolima, ale inny lud. Paralelizm sugeruje, że „Światło Izraela”

 Jeżeli promień przechodzi z ośrodka, w którym szybkość światła jest większa, do ośrodka, w którym jest ona mniejsza, to kąt załamania jest mniejszy od kąta padania.