Kezdőlap


Feladat:	118. fizika mérési feladat	Korcsoport: 16-17	Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):	Klatsmányi Péter , Puhl Ferenc , Sallai László
Füzet:	1990/február, 94 - 95. oldal		PDF \| MathML
Témakör(ök):	Fénytani (optikai) mérés, Fénytörés, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):	Feladatok: 1989/szeptember: 118. fizika mérési feladat

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

Folyadékok törésmutatóját igen sokféle módon meg lehet mérni. A következő módszernek az az előnye, hogy a mérés egyszerű eszközökkel végrehajtható.

1. ábra

Egy szögmérő közepébe erősítsünk egy tengelyen forgatható mutatót. A mutató tengelyéhez és a mutató végébe szúrjunk egy-egy gombostűt. A mutatós szögmérőt helyezzük egy edény fölé az 1. ábrán látható módon. Az edény alján jelöljünk meg egy tetszőleges

A

pontot. Töltsük meg az edényt a szögmérő közepéig (

O

pontig) étolajjal. Tekintsük az

A

pontból

O

felé induló

A - O - B

megtört fénysugarat. A fénysugár az étolaj-levegő határon megtörik. A beesési szöget jelöljük

β

-val, a törési szöget pedig

α

-val (2. ábra).

2. ábra

Az étolaj levegőre vonatkoztatott törésmutatója:

n = \frac{sin α}{sin β}

.
A

β

beesési szöget az 1. ábrán látható módon mérhetjük. Üres edény mellett fél szemmel nézve hozzuk egy egyenesbe a két gombostűt, és az

A

jelet. A szögmérőn leolvashatjuk

β

értékét. Ezután töltsük fel az edényt az

O

pontig, és ismételjük meg a mérést (2. ábra). A szögmérőn leolvashatjuk

α

értékét. A táblázat különböző

A

pontok mellett mért

α, β

és számolt

sin α, sin β

és

n

értékeit tartalmazza. Ezeket az értékeket Sallai László (I. o. t.) mérte.

\begin{matrix} \begin{matrix} α & β & sin α & sin β & n \\ 55^{\circ} & 35, 5^{\circ} & 0, 82 & 0, 58 & 1, 41 \\ 34^{\circ} & 25^{\circ} & 0, 56 & 0, 42 & 1, 32 \\ 18^{\circ} & 12^{\circ} & 0, 3 & 0, 2 & 1, 49 \\ 5^{\circ} & 3, 5^{\circ} & 0, 09 & 0, 06 & 1, 43 \\ 31^{\circ} & 18, 5^{\circ} & 0, 52 & 0, 32 & 1, 62 \\ 56^{\circ} & 31^{\circ} & 0, 83 & 0, 52 & 1, 6 \\ 67^{\circ} & 41^{\circ} & 0, 92 & 0, 66 & 1, 4 \end{matrix} \end{matrix}

Ábrázoljuk

sin β

függvényében

sin α

-t. (3. ábra). A pontok elméletileg egy origón átmenő,

n

meredekségű egyenesen helyezkednek el. Rajzoljuk be a pontokra ,,legjobban'' illeszkedő egyenest. Ennek meredeksége megadja a törésmutatót. Rajzoljuk be azt a két szélső egyenest, amely még ,,elég jól'' illeszkedik a pontokra. E két egyenes meredekségének különbsége megadja a mérés abszolút hibájának kétszeresét. (Ez a szemmértékkel történő egyenes illesztés nem teljesen precíz. A legkisebb négyzetek módszerével pontosan kiszámolható a legjobban illeszkedő egyenesek meredeksége, és ennek abszolút hibája, azonban ez a módszer elég bonyolult, így itt most nem részletezzük.)

Az étolaj törésmutatójára kapott érték:

\begin{matrix} n = 1, 5 \pm 0, 06. \end{matrix}

A mérés végrehajtására még nagyon sok más módszer is kínálkozott. Klatsmányi Péter (IV. o. t.) refraktométerrel 4 tizedesjegy pontossággal mérte meg az étolaj törésmutatóját a Na D vonalaira.

\begin{matrix} 20^{\circ} C-on n_{D} = 1, 4750, \\ 25^{\circ} C-on n_{D} = 1, 4735. \end{matrix}

Puhl Ferenc (É) egy kondenzátort készített, amelynek kapacitását megmérte úgy, hogy a két fegyverzet között levegő volt, és úgy, hogy étolaj volt. Az eltérő kapacitásból következtetett az étolaj törésmutatójára.
Sokan lézerfény törését, mások a teljes visszaverődés határszögét mérték. Voltak akik párhuzamos falú, átlátszó, étolajjal telt edényen keresztülhatoló fény eltolódását vizsgálták.