Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Podobné dokumenty
Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.III. Název: Mřížkový spektrometr

Laboratorní práce č.9 Úloha č. 8. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce světla Měření indexu lomu refraktometrem:

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

Balmerova série. F. Grepl 1, M. Benc 2, J. Stuchlý 3 Gymnázium Havlíčkův Brod 1, Gymnázium Mnichovo Hradiště 2, Gymnázium Šumperk 3

Fyzikální praktikum III

Fyzikální praktikum Závislost indexu lomu skla na vlnové délce. Refraktometr

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

L a b o r a t o r n í c v i č e n í z f y z i k y

PRAKTIKUM IV Jaderná a subjaderná fyzika

Úloha 3: Mřížkový spektrometr

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

Petr Šafařík 21,5. 99,1kPa 61% Astrofyzika Druhý Třetí

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Praktikum III - Optika

Praktikum III - Optika

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Praktikum III - Optika

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

2. Vyhodnoťte získané tloušťky a diskutujte, zda je vrstva v rámci chyby nepřímého měření na obou místech stejně silná.

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Balmerova série vodíku

4. Z modové struktury emisního spektra laseru určete délku aktivní oblasti rezonátoru. Diskutujte,

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.XI. Název: Měření stočení polarizační roviny

Praktikum III - Optika

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.IV

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Praktikum III - Optika

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Měření indexu lomu Jaminovým interferometrem

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. obor (kruh) FMUZV (73) dne

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Posuzoval:... dne:...

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 4: Balmerova série vodíku. Abstrakt

2. Pomocí Hg výbojky okalibrujte stupnici monochromátoru SPM 2.

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

3. OHYB A INTERFERENCE SVĚTLA OPTICKOU MŘÍŽKOU

Měření závislosti indexu lomu kapalin na vlnové délce

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Studium ohybových jevů v laserovém svazku

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Měření absorbce záření gama

n(ω) = ε r (ω)µ r (ω). látky, atd. V rámci praktika budou použity 2 metody, a sice měření indexu lomu kapalin

Úloha č.: XVII Název: Zeemanův jev Vypracoval: Michal Bareš dne Posuzoval:... dne... výsledek klasifikace...

Praktikum III - Optika

I Mechanika a molekulová fyzika

Fyzikální praktikum I

Praktikum II Elektřina a magnetismus

LMF 2. Optická aktivita látek. Postup :

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Úloha 21: Studium rentgenových spekter

Praktikum II Elektřina a magnetismus

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. Fyzikální praktikum 2

PRAKTIKUM I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Praktikum II Elektřina a magnetismus

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 6. Název: Měření účiníku. dne: 16.

Tabulka I Měření tloušťky tenké vrstvy

N N. λ λ = = dn látky kterou je možné MĚŘENÍ INDEXU LOMU

Hranolový spektrometr

1. Ze zadané hustoty krystalu fluoridu lithného určete vzdálenost d hlavních atomových rovin.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 10: Interference a ohyb světla

Fyzikální praktikum II

Balmerova série vodíku

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Úloha 15: Studium polovodičového GaAs/GaAlAs laseru

Fyzikální praktikum II

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úloha č. 10 Název: Rychlost šíření zvuku. Pracoval: Jakub Michálek

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Fyzikální praktikum II

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

5.3.6 Ohyb na mřížce. Předpoklady: 5305

1. Změřit metodou přímou závislost odporu vlákna žárovky na proudu, který jím protéká. K měření použijte stejnosměrné napětí v rozsahu do 24 V.

~ II 1. Souprava pro pokusy z :I optiky opliky. Pavel Kflž, Křfž, František Špulák, Katedra fyziky, PF fu JU České Budějovice

h n i s k o v v z d á l e n o s t s p o j n ý c h č o č e k

2 (3) kde S je plocha zdroje. Protože jas zdroje není závislý na směru, lze vztah (5) přepsat do tvaru:

Balmerova série, určení mřížkové a Rydbergovy konstanty

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. úlohač.10 Název: Hallův jev. Pracoval: Lukáš Ledvina

8 b) POLARIMETRIE. nepolarizovaná vlna

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Měření indexu lomu kapalin a skel. obor (kruh) FMUZV (73)

Fyzikální praktikum...

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. F3240 Fyzikální praktikum 2

Měření pevnosti slupky dužnatých plodin

1. Stanovte velikost rychlosti světla ve vzduchu. 2. Stanovte velikosti rychlostí světla v kapalinách a zjistěte odpovídající indexy lomu.

I Mechanika a molekulová fyzika

PRAKTIKUM II. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Elektrická vodivost elektrolytů. stud. skup.

2. Optika II Zobrazování dutým zrcadlem

2. Stanovte hodnoty aperiodizačních odporů pro dané kapacity (0,5; 1,0; 2,0; 5,0 µf). I v tomto případě stanovte velikost indukčnosti L.

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

Graf I - Závislost magnetické indukce na proudu protékajícím magnetem. naměřené hodnoty kvadratické proložení. B [m T ] I[A]

Úloha 5. Měření indexu lomu refraktometrem, mikroskopem a interferometrem

Systém vykonávající tlumené kmity lze popsat obyčejnou lineární diferenciální rovnice 2. řadu s nulovou pravou stranou:

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika

Transkript:

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM III Úloha číslo: 16 Název: Měření indexu lomu Fraunhoferovou metodou Vypracoval: Ondřej Hlaváč stud. skup.: F dne: 10. 5. 004 Odevzdal dne: 14. 5. 004 vráceno: Odevzdal dne: vráceno: Odevzdal dne: Posuzoval: dne: výsledek klasifikace: Připomínky:

Pracovní úkol Teorie 1. Seřiďte goniometr.. Změřte lámavý úhel skleněného hranolu a kyvety. 3. Změřte indexy lomu skleněného hranolu a dodaných kapalin pro vlnové délky čar spektra rtuťové výbojky. 4. Zpracujte graficky závislosti indexu lomu na vlnové délce. Vypočtěte střední disperzi, relativní disperzi a Abbeovo číslo pro změřené materiály. 5. Proveďte rozbor přesnosti měření. Frauenhoferova metoda je založena na lomu světla v hranolu z měřeného materiálu. Při měření indexu lomu kapalin využíváme kyvety ve tvaru hranolu, jejíž stěny jsou planparalelní, aby neovlivnili průchod paprsku. Úhel ϕ dvou sousedních stěn hranolu, kterými prochází paprsek, nazýváme lámavý úhel a musí být menší než dvojnásobek mezního úhlu. Úhel δ, o který hranol odchýlí procházející paprsek, nazýváme deviací paprsku. Při určování indexu lomu hledáme minimální deviaci. Ze závislosti deviace na úhlu dopadu a na lámavém úhlu získáme diferencováním těchto vztahů vzorec pro index lomu: δ min + ϕ sin N = (1) ϕ sin Závislost indexu lomu na vlnové délce světla nazýváme dispersi. Můžeme ji vyjádřit pomocí Sellmeierova vzorce (viz. [1]), nebo hruběji vztahem a N = N 0 +. () λ + λ Disperzní látky můžeme také charakterizovat pomocí jiných veličin. Střední disperze je definována vztahem 0 = nf n C, (3) kde n F a n C jsou indexy lomu význačných spektrálních čar. Relativní dispersi pak definujeme jako Abbeovo číslo získáme jako převrácenou hodnotu relativní disperse: δ =. (4) 1 n D 1 γ = (5) δ Odvození některých výše uvedených vztahů a podrobný popis je uveden v [1].

Pracovní postup Obr. 1: Goniometr [] Úloha 1: Podrobný popis pracovního postupu krok za krokem je uveden v []. Úloha : Na stolek S (Obr. 1) položíme skleněný hranol, resp. kyvetu s vodou, seřídíme (viz. úloha 1) a zaaretujeme šroubem 5. Dalekohled nastavíme přibližně kolmo k jedné straně tvořící lámavou hranu a pomalu s ním otáčíme, dokud svislá osa kolimačního kříže neprochází nulou na vodorovné stupnici v okuláru. Následně odečteme úhel na stupnici goniometru. Totéž provedeme pro druhou stěnu hranolu. Z naměřených hodnot pak získáme velikost lámavého úhlu podle vztahu: ϕ = 180 α α. (6) Úloha 3: Při proměřování indexu lomu vycházíme ze vztahu (1), kdy hledáme minimální deviaci a goniometrem měříme její hodnotu pro jednotlivé spektrální čáry. Postupujeme obdobně jako v předchozích částech úlohy, přičemž nyní již použijeme rtuťovou výbojku a kolimátor. Necháme na jednu ze stěn hranolu (kyvety) dopadat paprsek a postupně s ním otáčíme. Zároveň otáčíme i dalekohledem tak, aby zobrazené spektrum nevystoupilo ze zorného pole. Postupně hledáme takovou hodnotu, kdy se spektrální čáry zastaví a začnou se vracet. Tím jsme našli minimální deviaci. Totéž opět provedeme pro symetrické natočení hranolu. Z naměřených hodnot pak minimální deviaci získáme podle vztahu: δ min 1 β β1 = (7) Úloha 4: Vynesením hodnot indexu lomu v závislosti na vlnové délce spektrálních čar získaných v úloze 3, můžeme regresí určit jednotlivé konstanty v rovnici () a ověřit platnost tohoto vztahu. Dosazením naměřených hodnot na základě Tab. 3do vzorců (3), (4) a (5) získáme hodnoty střední disperze, relativní disperze a Abbeova čísla. Pomůcky Goniometr SGO 1.1, skleněný hranol, kyveta s destilovanou vodou, rtuťová výbojka Výsledky měření Úloha : Tab. 1: Lámavý úhel α 1 α α hranol 107 19 5 7 18 57 60 0 55 ± 8 kyveta 108 55 44 8 56 3 59 59 41 ± 8 Tab. 1 uvádí naměřené hodnoty z /1/ a dále výsledek po jejích dosazení do (6). 3

Úloha 3: Z naměřených hodnot /1/ získáme dosazením do vzorce (7) minimální deviaci. Použitím těchto hodnot spolu s velikostmi lámavých úhlů pro hranol a kyvetu (Tab. 1) ve vzorci (1) získáme indexy lomu pro jednotlivé spektrální čáry. Přehled proměřovaných spektrálních čar spolu s příslušnými minimálními deviacemi a indexy lomu je uveden v Tab.. Tab. : Minimální deviace, index lomu hranol kyveta barva λ [nm] δ min N δ min N červená 690,7 38 0 45 1,513 3 1 4 1,399 červená 671,6 38 3 41 1,5138 červená 63,4 38 31 55 1,5153 červená 61,3 38 34 6 1,5157 3 9 5 1,3317 červená 607,3 38 35 8 1,5159 3 30 3 1,3319 žlutá 579,1 38 41 9 1,5171 3 34 4 1,338 žlutá 577,0 38 41 45 1,517 3 35 4 1,339 zelená 546,1 38 49 31 1,5187 3 40 7 1,3340 modrozelená 491,6 39 7 1 1,50 3 50 57 1,3363 modrá 435,8 39 31 57 1,566 4 6 36 1,3397 modrá 434,8 39 3 35 1,568 modrá 433,9 39 33 14 1,569 fialová 407,8 39 49 6 1,599 4 17 1 1,340 fialová 404,7 39 51 6 1,530 4 18 17 1,34 Minimalní deviace v Tab. je uvedena s chybou ε = ± 4, index lomu s chybou ε = ± 1,7. 10-3. Úloha 4: Hodnoty indexů lomu jednotlivých spektrálních čar z Tab. v závislosti na vlnové délce a teoretický průběh na základe rovnice () pro hranol a kyvetu ukazují Obr. a Obr. 3. N 1,53 Experiment Teorie 1,58 1,54 1,50 1,516 1,51 400 500 600 700 λ [nm] Obr. : Závislost indexu lomu na vlnové délce hranol 4

N 1,344 Experiment Teorie 1,340 1,336 1,33 1,38 400 500 600 700 λ [nm] Obr. 3: Závislost indexu lomu na vlnové délce kyveta Interpolací závislostí na Obr. a Obr. 3 získáme indexy lomu pro význačné spektrální čáry použité ve vztazích (3) (5). Tab. 3: Význačné spektrální čáry vlnová délka, index lomu F C D λ [nm] 486,1 656,3 589,3 n H 1,59 1,5139 1,5168 n K 1,3369 1,3304 1,335 Hodnoty inexů lomu v Tab. 3 jsou určeny s chybou ε = ± 3. 10-4. Dosazením hodnot z Tab. 3 do vzorců (3), (4) a (5) získáme hodnoty střední disperze, relativní disperze a Abbeovo číslo pro hranol a kyvetu s vodou. Tab. 4: Střední disperze, relativní disperze, Abbeovo číslo δ γ hranol 0,0089 ± 0,0007 0,017 ± 0,001 57,98 ± 0,07 kyveta 0,0065 ± 0,0006 0,00 ± 0,00 50,86 ± 0,08 Diskuse Chyba určení úhlu odečteného na stupnici goniometru byla odhadována na základě schopnosti zaměřit nitkovým křížem spektrální čáru a přesnosti odečítání dílků na stupnici. Chyba byla určena shodně pro všechny spektrální čáry. Některé čáry byly sice užší a bylo možno je zaměřit přesněji, jejich viditelnost však byla nižší, nebo splývaly. Přes vhodné nastavení šířky štěrbiny a zaostření dalekohledu nebylo možno u kyvety určit všechny spektrální čáry. Konkrétně u modrých čar tyto splývaly a u červených nebyly všechny čáry vidět. Chyby u indexů lomu jednotlivých spektrálních čar jsou uvedeny na dvě desetinná místa, aby při odpovídajícím počtu desetinných míst šlo ještě rozlišit indexy blízkých spektrálních čar. Chyby byly spočteny s využitím odhadnutých chyb minimální deviace a lámavého úhlu z příslušných vztahů. Přestože by se měla chyba lišit pro jednotlivé spektrální čáry, je její rozdíl tak malý, že na uvedený počet míst je shodná pro všechny čáry. 5

Závěr Při hledání indexů lomu potřebných k určení střední disperse jsme využili aproximace disperse vztahem (). Chyba těchto indexů lomu byla určena jako střední kvadratická odchylka naměřených hodnot indexů lomu jednotlivých spektrálních čar od průběhu daného vztahem (). Obr. a Obr. 3 nám ukazují průběhy závislostí indexů lumu na vlnové délce. Uvedené chybové úsečky naznačují shodnost s teoretickým průběhem. Změřili jsme lámavý úhel hranolu (60 0 55 ± 8 ) a kyvety (59 59 41 ± 8 ). Změřili jsme index lomu skleněného hranolu a kyvety s vodou pro vlnové délky čar spektra rtuti (viz. Tab. ). Graficky jsme zpracovali závislost indexu lomu na vlnové délce (Obr., Obr. 3). Určili jsme hodnotu střední disperze, relativní disperze a Abbeovo číslo pro hranol a kyvetu s vodou (Tab. 4). Literatura Přílohy Obsah [1] Refraktometry; http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/txt_316.pdf [] Měření indexu lomu Fraunhoferovou metodou; http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/mereni_316.pdf /1/ Zápis měření Pracovní úkol... Teorie... Výsledky měření...3 Diskuse...5 Závěr...6 Literatura...6 Přílohy...6 Obsah...6 6