Kezdőlap


Feladat:	30. fizika mérési feladat	Korcsoport: 18-	Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):	Ágh Csilla , Bakó István , Grédics Gyula , Horváth István , Kucsera Gábor , Kuna János , Nemes Tibor , Sáfár Péter
Füzet:	1980/március, 139 - 141. oldal		PDF \| MathML
Témakör(ök):	Fénytani (optikai) mérés, Sík-párhuzamos (planparalel) lemez, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):	Feladatok: 1979/november: 30. fizika mérési feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A feladatot majdnem minden megoldó más és más oldalról közelítette meg, így a megoldások olyan sokfélék, hogy nehéz lenne kiválasztani belőlük egyet ismertetésre.
A megoldók nagy része azzal kezdte, hogy megmérte az üveg vastagságát. Ahol a keret megengedte, általában csavarmikrométerrel mértek, vagy pedig valamilyen bonyolultabb eljárással. Ezen eljárások részletezésére itt a megoldásban nem térünk ki, természetesen ez a mérés is a jegyzőkönyvnek fontos része kell, hogy legyen.

1. ábra

Nemes Tibor (Győr, Révai M. Gimn., III. o. t.) és Juhász István (Kisbér, Táncsics M. Gimn., IV. o. t.) az üveg vastagságának közvetlen meghatározása nélkül csupán optikai mérésekből kapta meg a törésmutatót. Egy

D

vastagságú üvegbe

α

szög alatt bejövő fény a belépési ponttal szemben levő ponttól

d

távolságban lép ki (

1.

ábra).

\begin{matrix} n = \frac{sin α}{sin β} \end{matrix}

a Snellius-Descartes-törvény alapján, és

tg β = d / D

. Ezekből trigonometrikus átalakítások után

\begin{matrix} d^{2} = D^{2} \frac{sin^{2} α}{n^{2} - sin^{2} α} . \end{matrix}

(1)

Két pontban lemérve az (

α_{1}

d_{1}

); (

α_{2}, d_{2}

) párt megkapható

n

értéke a következő kifejezésből:

\begin{matrix} n^{2} = \frac{d_{1}^{2} - d_{2}^{2}}{\frac{d_{1}^{2}}{sin^{2} α_{1}} - \frac{d_{2}^{2}}{sin^{2} α_{2}}} . \end{matrix}

Ebből Nemes Tibor a törésmutatóra

1, 5 \pm 0, 2

értéket kapott.
Célszerűbb lett volna az

(1)

képletet átrendezni a

\begin{matrix} \frac{d^{2}}{sin^{2} α} = \frac{d^{2}}{n^{2}} + \frac{D^{2}}{n^{2}} \end{matrix}

alakra, és több mérési pontból

d^{2} / s i n^{2} α

-t ábrázolni

d^{2}

függvényében. A mérési pontokra illesztett egyenes meredeksége adja a törésmutatót:

\begin{matrix} m e r e d e k s é g = 1 / n^{2} . \end{matrix}

Grédics Gyula (Nagykanizsa, Landler J. Gimn., IV. o. t.) egyik módszerében a Brewster-szög kísérleti meghatározásából kapta a törésmutatóra az

1, 52 \pm 0, 02

értéket. A Brewster-szög az a beesési szög, amelynél a beesési síkban polarizált fény nem verődik vissza a felületről. A mérés pontossága jó, előnye, hogy csupán az üveg egyik oldalát kellett felhasználnia, hátránya, hogy a polarizált fény előállításához polárszűrő kell.

2. ábra

A legtöbb dolgozatban az üveg vastagságát valamilyen módszerrel már megmérték, majd a törésmutatót a plánparalel lemez eltérítéséből (

2.

ábra) határozták meg:

\begin{matrix} n = sin α \sqrt[]{1 + \frac{cos^{2} α}{{[sin α - (m / D)]}^{2}}}, \end{matrix}

ahol

α

a beesési szög,

D

az üveg vastagsága és

m

a plánparalel lemez által eltérített fénysugár és az eredeti fénysugár egyenesének távolsága. Bakó István (Mosonmagyaróvár, Kossuth L. Gimn., IV. o. t.) ezzel a módszerrel

α = 30^{\circ}

-os beesésnél

m = 0, 38 mm

-t kapott, amiből a törésmutató

n = 1, 48 \pm 0, 05

.
A fénysugár útját igen sokféle módon mérték. Egyesek vékony sugárnyalábbal mértek. Ennek technikai megvalósítása nehéz. Könnyebb módszert követtek azok, akik a fény-árnyék átmenetet használták referenciasugárnak. Az egyik legötletesebb módszer lapba szúrt gombostűkkel kijelölni a fény útját. Amikor a gombostűk látszólag egy vonalba esnek, akkor ezek a fény terjedésének útját határozzák meg.