ΑΣΚΗΣΗ 8

 

ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ TOY ΦΩΤΟΣ

 

ΣΚΟΠΟΣ : Να μελετηθεί η διάθλαση του φωτός και να μετρηθεί ο δείκτης διάθλασης πρίσματος.

 

ΘΕΩΡΙΑ

 

Εύρεση γωνιών διάθλασης

 

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ

 

  1. Diode Laser με τροφοδοτικό.
  2. Ημικυκλικό πρίσμα.
  3. Κυκλική βαθμολογημένη γωνιομετρική βάση στήριξης πρίσματος.

 

Πλαίσιο κειμένου: ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

  1. Τοποθετείστε το ημικυκλικό πρίσμα όπως στο διπλανό σχήμα με το μέσο της επίπεδης επιφάνειας να συμπίπτει με το κέντρο του βαθμολογημένου κύκλου.

 

  1. Παρατηρείστε πως για μικρές γωνίες πρόσπτωσης θ υπάρχει ανακλώμενη (ΟΑ') & διαθλώμενη ακτίνα (ΟΔ).

 

  1. Για τρεις τυχαίες θέσεις του laser μετρείστε τις γωνίες ΑΟΛ = θ και τη γωνία διάθλασης ΔΟΕ = θ'. Πόσο είναι το σφάλμα στη μέτρηση της θ; (ΔΘ) 

 

  1. Παρατηρείστε πως για γωνίες πρόσπτωσης θ>θcrit υπάρχει μόνο ανακλώμενη ακτίνα (ΟΚ') και καθόλου διαθλώμενη ακτίνα.

 

  1. Παρατηρείστε πως όταν είναι θ=θcrit τότε η διαθλώμενη ακτίνα (ΟΠ) αναδύεται παράλληλα με την επίπεδη επιφάνεια του πρίσματος. Μετρείστε τη γωνία ΚΟΛ=θcrit

.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ

 

  1. Υπολογίστε το δείκτη διάθλασης n του πρίσματος από τις γωνίες ΑΟΛ , ΔΟΕ και το νόμο του Snell (σχέση (2).

 

  1. Υπολογίστε το δείκτη διάθλασης n του πρίσματος από τη γωνία ΚΟΛ (κρίσιμη γωνία θcrit) και τη σχέση (3).

 

  1.  Υπολογίστε την  μέση τιμή του δείκτη διάθλασης και την απόκλιση της κάθε τιμής από τη μέση τιμή. Η μέγιστη τιμή της απόκλισης μας δίνει το μέγεθος του σφάλματος Δη (ένα σημαντικό ψηφίο). Γράψτε το συμπέρασμα στην μορφή η±Δη.

 

  1. Συγκρίνετε τις τιμές του δείκτη διάθλασης n του πρίσματος που υπολογίσατε με τις παραπάνω μεθόδους.

 

  1. Προσδιορίστε το θεωρητικό σφάλμα Δη στη μέτρηση το δείκτη διάθλασης από τη Σχήση 2. Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο μετάδοσης σφάλματος από υπολογισμούς (μερικές παράγωγοι της Σχέσης 2). Γράψτε το συμπέρασμα στην μορφή η±Δη.

 

  1. Προσδιορίστε το θεωρητικό σφάλμα Δη με τη μέθοδο της μέτρησης της κρίσιμης γωνίας. Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο μετάδοσης σφάλματος από υπολογισμούς (μερικές παράγωγοι της Σχέσης 3). Γράψτε το συμπέρασμα στην μορφή η±Δη.

 

  1. Ποια μέθοδο θα επιλέγατε να χρησιμοποιήσετε έτσι ώστε να προσδιορίστε το δείκτη διάθλασης με το μικρότερο δυνατό σφάλμα;

 

 

ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ - ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ

Ταχύτητα διάδοσης φωτός. Διάθλαση και ανάκλαση του φωτός. Δείκτης διάθλασης. Κρίσιμη γωνία διάθλασης.

 

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Serway Physics for Scientists & Engineers τόμος ΙΙΙ,

Πανεπιστημιακή Φυσική Υoung τόμος Β,

Φυσική Ohanian τόμος Β.