Determinarea indicelui de refracţie pentru un material solid, transparentFişa de lucru

ObiectivSă determine indicele de refracţie a materialului din care este confecţionată o lamă cu feţe plane şi paralele, utilizând legile refracţiei.

Teoria lucrăriiO proprietate importantă a unui material este indicele de refracţie.Indicele de refracţie absolut al unui mediu este definit prin raportul dintre viteza de propagare a luminii în vid, c, şi viteza de propagare a luminii în acel mediu, v.

Refracţia luminii este fenomenul de modificare a direcţiei de propagare a unui fascicul de lumină atunci când întâlneşte suprafaţa de separare dintre 2 medii transparente.

figura1. figura 2

i este unghiul de incidenţă, r este unghiul de refracţie iar n este indicele de refracţie.

Legile refracţiei luminii sunt:Legea I:

Raza incidentă, raza refractată şi normala sunt în acelaşi plan. Se poate vedea uşor şi din figura 2, planul colorat cu gri deschis.

Legea II: n1 sin i = n2 sin r

Utilizând legea a II-a se poate găsi indicele de refracţie a materialului prin care trece lumina. Indicele de refracţie între oricare 2 medii transparente este o constantă şi se notează cu n. El este este egal cu raportul dintre sinusul unghiului de incidenţă şi sinusul unghiului de refracţie când lumina trece din vid (aer) în alt mediu transparent. Utilizăm relaţia ce exprimă legea a II-a a refracţiei

n1 sin i = n2 sin r Indicele de refracţie pentru aer este , găsim pe

Valorile unghiurilor pot fi măsurate utilizând un raportor. Cunoscând valorile acestor unghiuri se poate determina indicele de refracţie utilizând relaţia:

Materiale necesare- O lamă cu feţe plane şi paralele

- Foaie de hârtie A4 - Sursă laser- Creion- Riglă- Raportor- Calculator de buzunar- Fişa de lucru realizată de profesor

Instrucţiuni1. Plasaţi lama pe foaia de hârtie, aşa ca în figura 1. 2. Trasaţi cu un creion conturului lamei pe foaie.3. Trimiteţi radiaţia laser în aşa fel încât să atingă lama pe faţa

de sus.4. Notaţi observaţiile pe fişa de lucru. O imagine asemănătoare este ilustrată de figura 1.5. Marcaţi cu creionul 2 puncte pe direcţia razei laser incidente şi alte 2 puncte pe direcţia razei laser ce

iese din lamă.6. Luaţi corpul de pe foaie şi cu o riglă desenaţi direcţia razei incidente unind cele două puncte

marcate.7. Identificaţi direcţia razei emergente unind cele două puncte care marchează locul pe unde a ieşit

lumina din lamă.8. Identificaţi direcţia razei refractate

unind punctul de intersecţie a razei incidente cu faţa de sus a lamei cu punctul de unde iese lumina din lamă.

9. Măsuraţi şi notaţi valoarea unghiului de incidenţă şi valoarea unghiului de refracţie. Unghiurile sunt notate şi pe desenul din figura 2.

10. Repetaţi 1 - 8 pentru alte 4 valori ale unghiului de incidenţă.

11. Calculaţi indicele de refracţie n utilizând relaţia n = sini/sinr

12. Găsiţi valoarea medie a indicelui de refracţie.

13. Calculaţi erorile de măsură şi valoarea medie a acestora.

14. Reprezentaţi grafic sin i în funcţie de sin r. Panta dreptei ce trece prin origine este chiar indicele de refracţie.

15. Comparaţi rezultatele obţinute prin cele două metode şi indicaţi sursele de erori.

Tabel de valori

Figura 1

Figura 2

Figura 1

Nr. det

igrade

rgrade

sin i sin r Valoarea medien mediu

Eroarea de măsurăn

Valoarea medie a erorilorn mediu

1.2.3.4.5.

Pentru completarea tabelului se utilizează relaţiile: Erorile:

n = n - n mediu sau n = n mediu - n Valoarea medie a erorilor:

n = n mediu / 5

Graficul.....

RezultatulValoarea obţinută prin calcule este: n = n mediu ± n mediu = ........................................

ConcluziiIndicele de refracţie obţinut din panta graficului este…… Valoarea medie a indicelui de refracţie obţinută prin calcule este………Comparând cele două valori obţinute putem spune că……..

Surse de erori1. Utilizarea valorilor mici pentru unghiurile de incidenţă produce erori mari în determinări.2. Direcţia razelor incidentă şi refractată nu poate fi indicată exact prin plasarea celor două puncte pe

radiaţia laser.