Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Transkript

1 Uiverzita Tomáše Bati ve Zlíě LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY II Název úlohy: Iterferece a teké vrstvě Jméo: Petr Luzar Skupia: IT II/ Datum měřeí: 3.říja 007 Obor: Iformačí techologie Hooceí: Přílohy: 0 Zaáí: a Změřte pomocí metoy iterferece a klíové vrstvě tloušťku vašeho vlasu. b Změřte tloušťku vašeho vlasu mikrometrem a porovejte s výsleky z iterferece. c Pomocí iterferece a klíové vrstvě vypočítejte iex lomu estilovaé voy. Změřte iex lomu estilovaé voy a Abbeově refraktometru a výsleek porovejte s iterferečím měřeím. Záklaí pojmy: Iterferece světla je sklááí světelých vl avzájem koheretích s vyloučeím ifrakce světla (rozkla. Jestliže se va optické svazky s roviými vloplochami (tj. pocházející z boových zrojů v ekoečé vzáleosti a o stejých vločtech překrývají, skláají se jejich komplexí amplituy a vziká stacioárí (v čase eměé iterferečí pole. V tomto iterferečím poli se stříají místa s ejvětší (iterferečí maximum a s ejmeší (iterferečí miimum itezitou. Na stíítku (popřípaě a teké vrstvě se tak vytvářejí iterferečí proužky. Tekou vrstvou v ašem přípaě ozačujeme prostřeí charakterizovaé iexem lomu a tloušťkou, která je obvykle řáově rova jeotkám vlových élek obsažeých ve viitelém světle. Klíová vrstva zvláští přípa teké vrstvy s proměou tloušťkou. Vzikají a í iterferečí proužky stejé tloušťky azývaé též Fizeauovy proužky. Pomocí iterferečí metoy lze vypočítat rozíl mezi miimálí a maximálí tloušťkou klíové vrstvy. Použité přístroje a pomůcky: Zroj moochromatického zářeí ( 589m ízkotlaká soíková výbojka s přeřaíkem, polopropustá zrcala, váš vlas, mikrometr, Abbeův refraktometr. Pricip metoy: Při ašem uspořááí iterferometru, ky světlo opaá a klí ze spou, vzikají světlé a tmavé proužky spojující místa se stejou tloušťkou. Tyto proužky viíme při průchou moochromatického světla klíovou tekou vrstvou a jsou ůslekem iterferece světelých vl prošlých tímto klíem a oražeých vl horí a poté olí polopropusté plochy teké vrstvy (obr.. Z přeášek již víme ěco o existeci fázového posuutí vlivem orazu. Platí tey, že vla, která se oráží a opticky hustším prostřeí (vyšší iex lomu, je fázově posuuta oproti vlě opaající o ½ vlové élky, zatímco vla orážející se a prostřeí opticky řiším (ižší iex lomu eí fázově posuuta proti vlě opaající. Jestliže v ašem klíu máme prostřeí tvořeé vzuchem ebo estilovaou voou je vžy <,, z toho tey plye, že fázové posuutí pro vlu i je 0 a pro vlu i, která se vakrát oráží a rozhraí opticky hustším, je fázové posuutí -. Můžeme tey apsat vztahy pro výpočet tloušťky vlasu: (a pro iterferečí maxima (kostruktiví iterferece platí: ( m (

2 (b pro iterferečí miima (estruktiví iterferece platí: (m (, ke je tloušťka vlasu (ebo obecě élka ejkratší stray trojúhelíku, viz obr., m,, 3,. a je to počet (amaxim ebo (bmiim, je vlová élka opaajícího moochromatického zářeí (ízkotlaká soíková výbojka a je iex lomu prostřeí. (a i i (b l i i (c opaající světlo Obr. : (a fotografie iterferečích ; (b klíová teká vrstva, a jsou iexy lomu skla, je iex lomu prostřeí (vzuch ebo estilovaá voa, je průměr vlasu, l je vzáleost o hray sklíčka k vlasu; (c ilustrativí obrázek iterferujících vl, i je opaající vla, i je prošlá vla a i je oražeá vla o horí a spoí vrstvy a ásleě prošlá, která se skláá s vlou i, a jsou iexy lomu skla, je iex lomu prostřeí, i je tloušťka vrstvy v i-tém místě. Jestliže teď záme vztahy pro výpočet tloušťky klíové teké vrstvy a spočítali jsme si maxima ebo miima viitelá a klíu při pohleu shora kolmo a sklíčko, můžeme teď použitím příslušého vzorce vypočítat tloušťku vlasu. Postup měřeí: Vložte svůj vlas mezi vě polopropustá sklíčka tak, aby reflexí stray byly uvitř klíu a otýkaly se z obou stra vlasu. Na sklíčka je aprášeá teká vrstvička hliíku, kterou lze poměrě sao setřít, proto při maipulaci se sklíčky bejte a to, abyste se jich co ejméě otýkali. Další pomíkou pro obré očítáí iterferečích, aby vlas ležel co ejblíže jeé z kratších hra sklíčka, eboť čím bue meší úhel klíu, tím vzáleější buou o sebe iterferečí proužky a lépe se Vám buou počítat. Počkejte až se Vám rozžhaví soíková výbojka (cca 5mi, pak vložte klí a iterferometr a spočítejte v pěti místech počet a mm vyásobte vzáleostí vlasu o hray sklíčka l v mm (viz obr., čímž ostaete celkový počet. Teto postup opakujte pětkrát, vžy s opětovým vložeím vlasu. Potom s použitím příslušého vzorce (pole toho, za jste počítali maxima ebo miima vypočítejte tloušťku vlasu, přičemž výsleek musí být ve tvaru, jež respektuje statistiku v úvou skripta. Potom ještě esetkrát změřte pomocí mikrometru tloušťku vašeho vlasu. Celý postup potom opakujte, ale mezi sklíčka akapejte estilovaou vou. Až buete zát výsleek tloušťky vlasu, může sao vypočítat i iex lomu estilovaé voy. Na závěr pak změřte iex lomu estilovaé voy a Abbeově refraktometru.

3 Naměřeé a vypočteé hooty: Měřeí tloušťky vlasu Měřeí [mm] 0,04 0,039 0,04 0,040 0,04 0,04 0,038 0,040 0,039 0,04 Ø (0,040 ± 0,00 mm a mm a vzuchu pro l 0 mm Øm 7,7 ± 0,5 pro l 8 mm Øm 8,0 ±,0 a mm a estilovaé voě pro l 8 mm Øm 3,7 ± 0,5 pro l 6 mm Øm 4,3 ± 0,5

4 Výpočet tloušťky vlasu z iterferece a klíové vrstvě pro l 0 mm [ σ ( m ] (0 7, , ,0449 ± 0,000 pro l 8 mm [ σ ( m ] (0 8, , ,0 0,04 ± 0,000 Výpočet iexu lomu estilovaé voy pro l 8 mm 3 σ [ σ ( m ] (8, ,49 0,3799 σ σ ,49 0 4, ( 8,7 [ σ ( ] ( 4, ( 0,379 ± 0,004

5 pro l 6 mm σ [ σ ( m4 ] 4 (8, , 0, σ σ , 0 7, ( 6,3 [ σ ( ] ( 4, ( 0,838 ± 0,007 Zjištěí iexu lomu estilovaé voy pomocí Abbeova refraktometru Abbeovým refraktometrem jsem zjistil iex lomu estilovaé voy,33. Vyhooceí: Pomocí mikrometru jsem změřil 0x tloušťku vlasu a průměrá hoota vyšla Ø (0,040 ± 0,00 mm. Výpočtem pomocí iterferece a klíové vrstvě jsem spočítal pro élku l 0mm tloušťka vlasu (0,0449 ± 0,000 mm a pro élku l 8 mm je tloušťka vlasu (0,04 ± 0,000 mm. Olišosti o mikrometru mohly být způsobey epřesým oečtem počtu iterferečích. Iex lomu estilovaé voy vypočteý pomocí iterferece pro élku l 8mm vyšel,379 ± 0,004 a pro élku l 6mm bylo,838 ± 0,007. Hoota z Abbeova refraktometru čií,33. Rozíl mezi vypočteou hootou a hootou z refraktometru mohly být opět způsobey chybým spočítáím iterferečích.