Determinarea experimentala a indicelui de refractie al prismei optice

1. Determinarea experimentala a indicelui de refractie al prismei optice Dintotdeauna, oamenii au admirat curcubeul. Dar nu au înţeles producerea lui decât după descoperirea fenomenului de dispersie.

2. Prisma optica este un mediu transparent limitat de doi dioptri plani care formeaza intre ei un unghi diedru A , numit unghiul prismei , si se intesecteaza pe muchia ei. Prisma descompune lumina in radiatiile componente, care sunt deviate diferit spre baza prismei. Orice raza de lumina monocromatica se refracta pe fiecare dioptru. Sin i1 = n sin r1 si sini2 = n sin r2, unde n este indicele de refractie al mediului prismei in raport cu mediul exterior ei, iar unghiurile i1 si i2 sunt unghiurile de incidenta pe fetele prismei si r1 si r2 sunt unghiurile de refractie corespunzatoare in prisma. Sectiunea principala in planul perpendicular pe muchia prismei optice poate fi triunghi isoscel sau echilateral.

3. Refractia luminii reprezinta fenomenul de schimbare a directiei de propagare a luminii la trecerea dintr-un mediu transparent in alt mediu transparent. O raza de lumina incidenta pe prisma optica se refracta de doua ori (o data la intrarea in prisma si inca o data la iesirea din aceasta). Legile refractiei: 1. raza incidenta, refractata si normala la suprafata de separare dintre cele doua medii dusa prin punctul de incidenta sunt coplanare. 2. n1 sin i = n2 sin r Deviatia minima ( se produce in cazul mersului simetric al razei de lumina prin prisma – directia razei prin prisma este paralela cu baza prismei):

4. TEORIA LUCRARII Dispersia luminii este fenomenul de variatie a indicelui de refractie ( n = c/v) al mediului in functie de lungimea de unda (frecventa) a radiatiilor luminoase. Descompunerea unui fascicul de lumina in radiatiile monocromatice componente , la trecerea printr-un mediu transparent, apare datorita dependentei vitezei v de propagarea fazei undelor luminoase printr-un mediu transparent si a indicelui de refractie n =c/v al mediului transparent de lungimile de unda ale radiatiilor.

5. DISPOZITIVUL EXPERIMENTAL • Bancul optic • Paravan optic • Fanta • Filtre • Sursa de lumina • Disc optic gradat • Prisma optica

6. Modul de lucru Pe bancul optic se asaza, in ordine, o sursa de lumina, o fanta, un disc gradat ( Hartl) si o prisma pozitionata pe disc. Sursa este miscata astfel incat lumina sa treaca prin fanta, formand o raza de lumina , care apoi e directionata spre prisma. Atingand prisma, se produce fenomenul de refractie. Se observa la ce unghi in raport cu normala la suprafata prismei intra raza si la ce unghi iese din prisma ( i, respectiv i′ ). Stiind ca bazele prismei sunt triunghiuri echilaterale, se noteaza datele obtinute si se calculeaza unghiul de refractie la fiecare masurare, precum si indicele de refractie al prismei. La deviatie minima , δ = 2i - A δ = i + i′ - A; n(aer) • sin(i) = n • sin(r);

7. Datele experimentale si prelucrarea acestora

8. SURSELE DE ERORI • Erori de masura (determinate de imperfectiunea simturilor si a aparatelor) • Erori de rotunjire • Citire gresita la un aparat • Notatie gresita a rezultatului

9. Dispersia Lumina este o radiaţie electromagnetică, a cărei lungime de undă depinde de culorea luminii. Cea mai mare lungime de undă o are lumina roşie ( 760 nm ), iar cea mai mică are lumina violetă (400 nm). Lumina de diverse culori se refractă în mod diferit. In general, lumina roşie se refractă cel mai puţin, iar lumina violetă se refractă cel mai mult (dispersia “normală”). Fenomenul de dispersie reprezintă dependenţa indicelui de refracţie de lungimea de unda (şi deci de culoarea luminii ). In dispersia “normală” , indicele de refracţie creşte odată cu scăderea lungimii de unda. In unele materiale(cianină sau fuxină)se produce dispersia “anomală” : indicele de refracţie scade odată cu scăderea lungimii de unda.

10. Experimental, observaţi dispersia cu ajutorul prismei optice Dacă lângă prisma optică aşezăm o a doua prismă, toate culorile se contopesc şi se obţine din nou lumina albă (fenomenul de sinteză a luminii, inversul dispersiei). Lumina albă este un amestec al tuturor culorilor ! Observaţi cum lumina albă care intră în prisma optică se descompune în lumină colorată: Roşie, Oranj, Galbenă, Verde, Albastră, Indigo, Violetă (spectrul luminii albe)

11. Vidul reprezinta singurul mediu optic nedispersiv-undele luminoase se propaga in vid cu aceeasi viteza ( c )independent de lungimea de unda.Toate celelalte medii optice prezinta fenomenul de dispersie. Viteza de propagare a undelor electromagnetice in vid nu depinde de frecventa sau de lungimea de unda a acestora ( are valoarea c = 299 792 458 m/s). Indicele de refractie al unui mediu transparent depinde de culoarea luminii refractate , prin frecventa sau lungimea de unda a radiatiei luminoase.

12. Dispersia se poate observa în natură : curcubeul se datorează dispersiei luminii în stropii de apă din atmosferă, după ploaie.

13. Datorită dispersiei şi refracţiei în aerul atmosferic, amurgul este adesea multicolor. Lumina soarelui, refractată în straturi de aer mai reci sau mai calde, se poate descompune (uneori), în diverse culori (prin dispersie).