Strona 1 z 4

I PRACOWNIA FIZYCZNA, UMK TORUN

Instrukcja do cwiczenia nr 57 WYZNACZANIE WSPÓLCZYNNIKA ZALAMANIA SWIATLA ZA POMOCA MIKROSKOPU I REFRAKTOMETRU ABBEGO

I. Cel cwiczenia:

• wyznaczenie wspólczynnika zalamania swiatla: w cieczy za pomoca refraktometru Abbego oraz w plytce szklanej za pomoca mikroskopu,

• poznanie podstawowych problemów zwiazanych z rozchodzeniem sie swiatla w dielektrykach.

II. Zagadnienia do przygotowania: W opisie:

• omówic bieg promieni w mikroskopie • zdefiniowac obraz rzeczywisty i pozorny • wyprowadzic wzór na pozorne zmniejszenie grubosci plytki szklanej • omówic zalamanie swiatla i calkowite wewnetrzne odbicie

III. Przyrzady pomiarowe. • sruba mikrometryczna, • refraktometr Abbego (patrz rys.1) • mikroskop (patrz rys.2)

IV. Przebieg cwiczenia.

A) Wyznaczenie wspólczynnika zalamania swiatla w plytce szklanej za pomoca mikroskopu.

Do pomiaru wspólczynnika zalamania

uzywa sie mikroskopu (rys.1) oraz sruby mikrometrycznej. Mikroskop sklada sie z trzech obiektywów umieszczonych na tzw. rewolwerze, przez którego obrót mozna je zmieniac. Odleglosc tubusu od badanego przedmiotu zmienia sie z grubsza za pomoca sruby, dokladniej natomiast za pomoca sruby mikrometrycznej. Jeden pelen obrót sruby mikrometrycznej przesuwa tubus o 0,1 mm, dodatkowo na pokretle znajduje sie podzialka umozliwiajaca pomiar przesuniecia z dokladnoscia do 0,001 mm. Obserwowany obiekt umieszcza sie na stoliku wyposazonym w pokretla umozliwiajace przesuw badanego preparatu w dwóch prostopadlych kierunkach.

Rys.1

1. Wyznaczyc grubosc d dla trzech wybranych do badania plytek za pomoca sruby mikrometrycznej. Pomiar dla pojedynczej plytki wykonac 5 razy.

2. Ustawic badana plytke z dwiema kreskami (jedna na górnej, druga na wprost pierwszej na dolnej powierzchni) na stoliku mikroskopu. Ustawic najmniejsze powiekszenie.

Strona 2 z 4

3. Pokretlem przesuwu precyzyjnego nastawic mikroskop na ostre widzenie rysy górnej. Odczytac wskazania sruby mikrometrycznej mikroskopu h1.

4. Z pomoca pokretla przesuwu precyzyjnego przesunac tubus w dól do polozenia, dla którego uzyska sie ostry obraz rysy dolnej, liczac przy tym ilosc N pelnych obrotów pokretla. Odczytac wskazania sruby mikrometrycznej mikroskopu h2.

5. Odczytac wskazania pokretla, zapisujac na pierwszym miejscu dziesietnym ilosc pelnych obrotów (0,1. ilosc obrotów), a na dalszych wskazania sruby mikrometrycznej. Grubosc pozorna h jest równa róznicy wskazan sruby mikrometrycznej:

h=h2-h1 6. Powtórzyc pomiary opisane w punktach od 3 do 5 powtórzyc pieciokrotnie. Wyniki

umiescic w tabeli: Nr plytki Lp. d [mm] h1 [mm] h2 [mm] h =h2-h1 [mm]

1 2 3 4

1

5 1 2 3 4

2

5 1 2 3 4

3

5

7. Zmienic powiekszenie mikroskopu i powtórzyc pomiary UWAGI Jeden pelen obrót bebna przesuwa stolik o 0,1 mm V. Opracowanie wyników. 1. Dla kazdej z plytek na podstawie otrzymanych wyników obliczyc wspólczynnik zalamania

hd

n = .

VI. Ocena wyników pomiarów. − Dla kazdej z plytek obliczyc h,Sh ( gdzie S2

h= 1

2hS +

2

2hS ) i u(h) = S h oraz d ,Sd i u(d) = S d .

− Obliczyc bledy maksymalne ∆h i ∆d biorac pod uwage bledy przypadkowe i systematyczne, nastepnie zapisac wyniki.

− Oszacowac bledy maksymalne dla wspólczynników zalamania badanych plytek.

∆n= dh

hh

d∆+∆

− 12

− Porównac i przeanalizowac otrzymane wyniki

Strona 3 z 4

B) Wyznaczenie wspólczynnika zalamania swiatla w cieczy za pomoca refraktometru Abbego

Rys.2

W refraktometrze Abbego pomiar wspólczynnika zalamania dokonuje sie wykorzystujac calkowite wewnetrzne odbicie. Glównym elementem refraktometru Abbego jest uklad dwu pryzmatów o znanych wspólczynnikach zalamania z ciezkiego szkla (flintu), ustawionych przeciwprostokatnymi do siebie, miedzy które wpuszcza sie krople badanej cieczy. Do oswietlenia stosuje sie swiatlo biale rozproszone padajace na pryzmat oswietlajacy P1, który moze obracac sie wokól osi S przechodzacej poziomo przez jego dolna krawedz. Przez warstwe cieczy, a nastepnie przez drugi pryzmat pomiarowy P2, przejda tylko te promienie, które beda padaly na plaszczyzne rozdzialu szklo-ciecz pod katem mniejszym niz kat graniczny. Poniewaz czesc wiazki ulegnie calkowitemu odbiciu, a czesc przejdzie przez pryzmat pomiarowy, to pole widzenia w lunecie L1 refraktometru bedzie podzielone na czesc jasna i ciemna. Polozenie linii rozdzialu w polu widzenia bedzie zalezalo od kata calkowitego wewnetrznego odbicia. Dodatkowym pryzmatem P3 mozna te linie przesuwac za pomoca mechanizmu wyskalowanego albo w katach, albo w wielkosciach wspólczynnika zalamania. Pomiaru dokonuje sie przez sprowadzenie linii rozdzialu czesci oswietlonej i nieoswietlonej do linii przeciecia nici pajeczej okularu refraktometru. Wspólczynnik zalamania odczytujemy przez okular lunetki L2.

IV. Przebieg cwiczenia. 1. Refraktometr umieszczamy na stole oswietlonym bialym swiatlem rozproszonym. 2. Prawa lunete ustawiamy na ostre widzenie nitki pajeczej. 3. Sprawdzamy czy powierzchnie pryzmatów sa suche i czyste. 4. Za pomoca pipetki nalewamy kilka kropli badanej cieczy miedzy powierzchnie pryzmatów,

zamknac je lekko zaciskajac przesuwana sruba. 5. Spogladajac przez okular prawej lunety i obracajac pokretlem znajdujacym sie przy lunecie

L2 znalezc obraz dwóch pól: jasnego i ciemnego. 6. Obracajac pokretlem umieszczonym przy lunecie L1 ustawic ostry i pozbawiony „teczowej

obwódki” obraz granicy jasnego i ciemnego pola. 7. Nastepnie obracajac pokretlem znajdujacym sie przy lunecie L2 ustawiamy linie graniczna

dwóch pól (jasnego i ciemnego) na skrzyzowaniu nitek pajeczych. 8. Przez okular lunetki L2 odczytujemy ze skali wartosc wspólczynnika zalamania. 9. Pomiary przeprowadzic 5 razy dla tej samej cieczy. 10. Powtórzyc pomiary opisane w punktach od 3 do 8 dla kazdej z trzech wybranych cieczy.

Strona 4 z 4

Wyniki umiescic w tabeli:

Nr cieczy Lp. n 1 2 3 4

1

5 1 2 3 4

2

5 1 2 3 4

3

5

UWAGI Po skonczeniu pomiaru nalezy zawsze wyczyscic powierzchnie pryzmatów. V. Opracowanie wyników. 1. Dla kazdej z cieczy obliczyc n 2. Wyniki przedstawic w postaci tabeli:

Nr cieczy n 1

2

3

VI. Ocena wyników pomiarów. − Oszacowac niepewnosci pomiarowe dla wspólczynników zalamania badanych cieczy − Obliczyc wartosci Sn i u(n) = S n a nastepnie przeanalizowac w oparciu o poznane wczesniej

wzory i zasady. − Przeanalizowac i porównac otrzymane wyniki z wartosciami n dla znanych cieczy. VII. Literatura: red.T.Drynski, Cwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, Warszawa 1978, §283. H. Szydlowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa, 1999, §§ 482-484, §§496-501. A.Zawadzki, H.Hofmokl, Laboratorium fizyczne, PWN, Warszawa 1961, rozdz. IV, §§ 220-224, §§237-242.