Determinarea indicelui de refractie al unui material transparent optic

1.INTRODUCERE TEORETICA

O unda luminoasa incidenta pe suprafata de separare a doua medii transparente sufera atat fenomenul de reflexie cat si cel de refractie, o parte din lumina trecand in cel de-al doilea mediu schimbandu-si directia de propagare. Refractia unei unde poate fi descrisa de asemenea cu ajutorul constructiei lui Huygens, toate rezultatele gasite acolo ramanand valabile si in cazul luminii. Astfel se poate scrie relatia:

(1)

in care i si r sunt unghiurile de incidenta si, respectiv, de refractie este respectata. Relatia precedenta poarta numele de legea refractiei.

Marimea n₂₁ se numeste indice de refractie relativ al mediului al doilea fata de primul. Primul mediu este totdeauna cel in care se afla raza incidenta, iar al doilea mediu, cel in care se propaga raza refractata.

Indicele de refractie al oricarui mediu fata de vid se numeste indice de refractie absolut al mediului dat (numit simplu indice de refractie). El va reprezenta deci raportul dintre sinusul unghiului de incidenta in vid si sinusul unghiului de refractie in acel mediu. Cu aceasta conventie, evident, indicele de refractie absolut al vidului este egal cu unitatea.

I2

I1

Vid

Sa presupunem ca avem doua medii cu indici de refractie absoluti n₁ si n₂, cu , separate intre ele printr-un strat de vid, ca in figura alaturata. Daca lumina patrunde in mediul de

indice de refractie absolut n₁ propagandu-se de la I₂ la I₁ putem scrie: (2)

Indice de refractie absolut si indice de refractie relativ

In cazul in care lumina patrunde in mediul de indice de refractie n₂ propagandu-se de la I₁ la I₂ avem:         (3)

Considerand ca stratul de vid ar fi din ce in ce mai subtire, la limita, I₂ se confunda cu I₁, si refractia apare la suprafata de separare a doua medii, cand legea de refractie se scrie conform relatiei (1). Pe de alta parte, impartinand relatiile  (3) si (2) obtinem: (4) si comparand cu (1) se deduce usor ca , adica indicele de refractie relativ a doua medii este egal cu raportul indicilor de refractie absoluti ai acestor medii.

Legea refractiei la suprafata de separare dintre cele doua medii transparente se poate scrie sub forma simetrica: (5).

Daca, de exemplu , spunem ca mediul al doilea (in care se afla raza refractata) este "optic mai dens" decat primul.

Prezentam mai jos un tabel cu indicii de refractie absoluti ai unor substante:

Denumirea		n pentru l 589,3 nm Analiza: Corelatii compozitie - structura - textura - proprietati la sistemele oxidice Analiza: Alchimie si alchimisti - stramosul chimiei analitice
Acetona
Alcool etilic
Apa
Balsam de Canada
Sticla

Indicele de refractie depinde de frecventa radiatiei folosite. Aceasta inseamna ca una si aceeasi substanta, in aceleasi conditii, are indici de refractie diferiti pentru radiatii cu lungimi de unda diferite.

2. Materiale necesare experimentului

suport moale

hartie milimetrica

ace de gamalie

semicilindru transparent

instrumente de masura

3. Desfasurarea experimentului

Hartia milimetrica se aseaza pe suportul moale. Se fixeaza pe hartia milimetrica cilindrul transparent folosind 4-6 ace cu gamalie. Se infige un ac tangent cu baza cilindrului transparent la mijlocul lungimii bazei. Apoi se infig alte trei ace mai jos de baza cilindrului la unghiurile de 30 si 60 in raport cu normala. Se priveste prin baza cilindrului urmarindu-se alinierea acului corespunzator unui unghi cu acul din centrul bazei si cu imaginea proiectata pe suprafata semicirculara a cilindrului a unui al treilea ac infipt de partea opusa a cilindrului la o distanta oarecare. Pentru siguranta si exactitate se foloseste acelasi procedeu, dar distanta dintre cilindru si cel de-al treilea ac fiind luata mai mare decat cea initiala. Analog se procedeaza si pentru celelalte doua unghiuri fata de normala.

4. Rezultate

Rezultatele experimentului sunt expuse in tabelul urmator:

5. Comentarii. Surse de erori

In experimentul efectuat s-au putut repera anumite surse de erori:

calculul cu zecimale

citirea gresita

erori de instrumente