1 / 39

Damian Siedlecki

POMIARY OPTYCZNE 1. Damian Siedlecki. 6 . Współczynnik załamania #1. Przypomnienie:. Współczynnik załamania ośrodka opisuje zmianę prędkości fali w ośrodku:. c – prędkość światła w próżni; v – prędkość światła w ośrodku;

kimo
Download Presentation

Damian Siedlecki

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. POMIARY OPTYCZNE 1 Damian Siedlecki 6. Współczynnik załamania #1

  2. Przypomnienie: Współczynnik załamania ośrodka opisuje zmianę prędkości fali w ośrodku: c – prędkość światła w próżni; v – prędkość światła w ośrodku; ,  - względne przenikalności: elektryczna i magnetyczna ośrodka. PRAWO SNELIUSA [Snella] (załamania) między kątem załamania i kątem padania zachodzi związek: Definicja

  3. Wsp. załamania a gęstość

  4. Przypomnienie: Dyspersja– właściwość materiału: zależność prędkości fazowej fal (a więc również współczynnika załamania) od częstotliwości, długości fali albo wektora falowego. Efektem jest dyspersja – zjawisko rozszczepienia światła polichromatycznego na monochromatyczne; Ale dyspersja to też liczba – parametr, określający liczbowo dyspersję materiału. Dyspersja

  5. Liczbowodyspersję opisują: - dyspersja cząstkowa - współczynnik dyspersji (dyspersja średnia) - liczba Abbego: -dyspersja cząstkowa względna: - współczynnik załamania ośrodka dla żółtej linii He, 587.6 nm - współczynnik załamania ośrodka dla niebieskiej linii H, 486.1 nm - współczynnik załamania ośrodka dla czerwonej linii H, 656.3 nm Dyspersja

  6. Źródło: Schott AG Dyspersja

  7. Dyspersja Źródło: Schott AG

  8. Dyspersja

  9. Schotta: Sellmeiera: Herzbergera: Conrady’ego: Cauchy’ego: Wzory dyspersyjne Hartmanna:

  10. Wsp. załamania cieczy

  11. Po co mierzy się współczynnik załamania? Pomiary wsp. załamania

  12. Metody pomiaru współczynnika załamania: • spektrometryczne • interferencyjne • opierające się na pomiarze kąta granicznego • inne Pomiary wsp. załamania

  13. W przypadku metod spektrometrycznych, badany materiał musi mieć kształt pryzmatu o kącie łamiącym φ(ograniczenie) Metody spektrometryczne

  14. Metoda autokolimacyjna Pomiar kąta łamiącego

  15. Metoda promieni odbitych od ścian bocznych Pomiar kąta łamiącego

  16. Przy symetrycznym biegu promieni przez pryzmat: Metody spektrometryczne - kąt minimalnego odchylenia

  17. n1=1.52n2=1.53 j = 600 Metody spektrometryczne

  18. Metoda Fraunhofera bazuje właśnie na wzorze: Metody spektrometryczne

  19. Pomiaru można wykonać, gdy: (dlaczego?) Dla kąta minimalnie odchylonego: Kąt padania na drugą ścianę wynosi: Stąd: Metody spektrometryczne

  20. Metoda Fraunhofera – cd. Czynniki praktyczne decydujące o jakości i dokładności pomiaru: - Szerokość szczeliny lunety kolimatora a rodzaj kresek celownika lunety autokolimacyjnej; - Wymagania na równoległość wiązki: ogniskowe lunety i kolimatora min. 500 mm przy średnicy nie mniejszej niż 35 mm, powiększenie nie mniejsze niż 30x; - Ściany łamiące pryzmatu powinny być wykonane z dokładnością nie mniejszą niż 0,25 prążka interferencyjnego; - Kontrola temperatury. Metody spektrometryczne

  21. Metoda Fraunhofera – cd. Niepewność określenia współczynnika załamania: Błąd średni kwadratowy: Można pokazać, że do pomiaru współczynnika załamania szkła z dokładnością 10-5należy użyć goniometru jednosekundowego. Metody spektrometryczne

  22. Metoda Rydberga-Martensa. (Pomiar kąta padania promieni na pryzmat) 1) Celujemy lunetą bezpośrednio w szczelinę kolimatora, odczytujemy położenie; 2) Obracamy lunetę o wyliczony kąt  i unieruchamiamy ją w tym położeniu; 3) Stawiamy pryzmat na stolik i obracamy go tak, aby obraz szczeliny kolimatora pokrył się z krzyżem lunety; 4) Obracamy lunetę tak, by znaleźć kąt odchylenia  promieni po przejściu przez pryzmat. Metody spektrometryczne

  23. Metoda Rydberga-Martensa. (Pomiar kąta padania promieni na pryzmat) Metody spektrometryczne

  24. Metoda promienia prostopadle wychodzącego z pryzmatu. Jeśli promień wychodzi z pryzmatu prostopadle do ściany wyjściowej, to muszą być zachowane następujące warunki: oraz więc: a ponieważ: 1) Lunetą goniometru celujemy na szczelinę nieruchomego kolimatora; 2) Kładziemy pryzmat na stolik i ustawiamy go tak, aby jego ściana wyjściowa była prostopadła do osi lunety (autokolimacyjnej); 3) Stolik i lunetę blokujemy tak, aby obracały się razem; obracając ten moduł, szukamy obrazu szczeliny po przejściu przez pryzmat; 4) Z różnicy odczytów otrzymujemy wartość kąta odchylenia  i obliczamy n. Metody spektrometryczne Kąt łamiący pryzmatów w tej i następnej metodzie musi być dwa razy mniejszy, niż w metodzie Fraunhofera.

  25. Metoda promienia prostopadle wchodzącego do pryzmatu. Jeśli promień wchodzi do pryzmatu prostopadle do ściany wejściowej, to muszą być zachowane następujące warunki: oraz więc: a ponieważ: 1) Kolimator i lunetę ustawiamy pod niewielkim kątem względem siebie; 2) Obracamy pryzmat na stoliku tak, aby luneta celowała w obraz szczeliny kolimatora utworzony przez promienie odbite od wejściowej ściany pryzmatu; 3) Obracamy lunetę tak, aby celowała w kolimator (szczelina widziana przez pryzmat); 4) Różnica obu położeń wyznacza podwojony kąt, o który obracamy stolik z pryzmatem; Metody spektrometryczne 5) Blokujemy stolik; mierzymy kąt odchylenia pryzmatu celując na obraz szczeliny kolimatora po przejściu przez pryzmat; 6) Różnica odczytów przy celowaniu lunetą bezpośrednio i przez pryzmat daje szukaną wartość kąta odchylenia.

  26. Metoda Abbego Pęk promieni osiowych wychodzących z lunety autokolimacyjnej po wejściu do pryzmatu i odbiciu od jego tylnej ściany wychodzi z pryzmatu pod tym samym kątem, pod jakim wszedł. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy promienie te padają prostopadle na tylną ścianę pryzmatu. Metody spektrometryczne

  27. Metoda Abbego – cd. ale: Z prawa załamania: więc: Podobieństwo metod Fraunhofera i Abbego: Metody spektrometryczne

  28. Metoda Kohlrauscha Pomiar opiera się na zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia. Metody z kątem granicznym

  29. Metoda Kohlrauscha- cd. Metody z kątem granicznym

  30. Metoda Kohlrauscha – cd. Metody z kątem granicznym Modyfikacja metody – promienie odbijają się od górnej powierzchni – tu lepiej widać zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia.

  31. Metoda Kohlrauscha – cd. Dwa przypadki wyjścia promienia z pryzmatu Metody z kątem granicznym

  32. Metoda Wollastona Pomiar polega również na pomiarze kąta granicznego całkowitego wewnętrznego odbicia, ale badane ciało pozostaje w kontakcie nie z powietrzem, ale z innym pryzmatem o znanym współczynniku załamania (większym od badanego!), najczęściej o kącie łamiącym 90°. Metody z kątem granicznym

  33. Metoda Wollastona-Kohlrauscha Badane ciało musi mieć wypolerowaną powierzchnię; konieczna jest ciecz immersyjna. Dla φ=90°: Metody z kątem granicznym

  34. Metoda Wollastona-Kohlrauscha Rola immersji między pryzmatami Metody z kątem granicznym

  35. Rola cieczy immersyjnych w układach optycznych: • Zapewniajednorodnybieg promieni (zmniejsza ugięcie światła i jego rozproszenie); • Zapobieganiepożądanemuzjawiskucałkowitego wewnętrznego odbicia; • Wykorzystywane są w pomiarach współczynnika załamania oraz w układach mikroskopowych (obiektywy, kondensory). Metody z kątem granicznym

  36. Refraktometr Pulfricha Specjalnego kształtu goniometr, który służy do szybkiego pomiaru współczynnika załamania szkła metodą Wollastona-Kohlrauscha. Pryzmat wzorcowy wykonany jest z bezsmużystego szkła o kącie łamiącym 90° Metody z kątem granicznym

  37. Refraktometr Pulfricha Metody z kątem granicznym

More Related