3.2 Διάθλαση

Στόχοι αυτής της εργαστηριακής άσκησης είναι:

Εκτύπωση σελίδας

   
      Να διαπιστώσω πειραματικά ότι η διεύθυνση της διάδοσης μιας φωτεινής δέσμης αλλάζει, όταν η δέσμη διαπερνά την επιφάνεια που διαχωρίζει δύο διαφανή σώματα.
 Να μετρήσω πειραματικά τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία διάθλασης φωτεινής δέσμης που διέρχεται από τον αέρα προς το νερό και να τις συγκρίνω.
   
   


   
    Εισαγωγικές γνώσεις    
   

Όταν μία φωτεινή δέσμη, που διαδίδεται σε ένα ομοιογενές διαφανές μέσον, όπως είναι ο αέρας, εισχωρεί σε ένα άλλο ομοιογενές και διαφανές μέσον, όπως είναι το νερό, τότε, γενικά θα αλλάξει κατεύθυνση. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται διάθλαση του φωτός.

Η δέσμη των φωτονίων που προσπίπτει στη διαχωριστική επιφάνεια των δύο μέσων (προσπίπτουσα δέσμη), η δέσμη που εισχωρεί στο δεύτερο μέσο (διαθλώμενη) και η κάθετη στη διαχωριστική επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης, βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

Γωνία πρόσπτωσης είναι η γωνία που σχηματίζουν η προσπίπτουσα δέσμη και η κάθετη. Ενώ γωνία διάθλασης, η γωνία που σχηματίζει η κάθετη με τη διαθλώμενη δέσμη. Οι γωνίες αυτές είναι γενικά διαφορετικές μεταξύ τους. Όταν η φωτεινή δέσμη κινείται από τον αέρα προς το νερό, η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη από τη γωνία διάθλασης. 

   
   

 

ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΟΡΓΑΝΑ

ΥΛΙΚΑ


Φακός λέιζερ.


Νερό βρύσης.


Γυάλινο ορθογώνιο δοχείο.

 


Δύο υποδεκάμετρα μήκους 30 cm.

 


Ορθοστάτης.

 


  λαβίδα.

 


Υδροβολέας με νερό.

 


Μοιρογνωμόνιο.

 




   
    Κίνδυνοι και μέτρα προστασίας    
         
Προσοχή στα μάτια κατά τη χρήση των ακτινών λέιζερ.

 

       

Στην περίπτωση που ένα γυάλινο όργανο σπάσει, υπάρχει κίνδυνος τραυματισμού από τις κοφτερές άκρες των σπασμένων γυαλιών.

Πρόσεχω μη χτυπήσω με τα αιχμηρά όργανα ή αντικείμενα του εργαστηρίου.

   


   
    Πειραματική διαδικασία:    
     1. Συναρμολογώ την πειραματική διάταξη της διπλανής εικόνας. Φροντίζω ώστε η φωτεινή δέσμη του φακού και οι κλίμακες του κατακόρυφου και του οριζόντιου χάρακα να βρίσκονται στο ίδιο κατακόρυφο επίπεδο. Διατηρώ το δοχείο κενό.

   

2. Ρυθμίζω τη θέση του φακού λέιζερ, ώστε η φωτεινή δέσμη να διέρχεται δίπλα από μία ένδειξη του κατακόρυφου χάρακα, την οποία και καταγράφω.

3. Με άδειο το δοχείο καταγράφω τη θέση της φωτεινής κηλίδας πάνω στην κλίμακα του οριζόντιου χάρακα. 

4. Χωρίς να μετακινήσω κανένα όργανο, ρίχνω στο δοχείο νερό μέχρις ότου η στάθμη του φτάσει περίπου στα 15 cm.

5. Παρατηρώ τη νέα θέση της φωτεινής κηλίδας πάνω στον οριζόντιο χάρακα και την καταγράφω.
 

   

6. Σε ένα φύλλο χαρτί σχεδιάζω με κλίμακα 1:2, με διαφορετικά χρώματα, και με βάση τα πειραματικά μου δεδομένα, την πορεία της φωτεινής δέσμης, όταν το δοχείο ήταν κενό και όταν έριξα σε αυτό νερό (βλέπε τη διπλανή εικόνα). Με ένα μοιρογνωμόνιο μετρώ τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία διάθλασης της φωτεινής δέσμης. Συγκρίνω τις δύο τιμές. 

   

 


   

   
    Αφού τελειώσω...    
   

  Αποσυναρμολογώ τη πειραματική διάταξη.
  Τοποθετώ τα όργανα και τα υλικά που χρησιμοποιήσα στις θέσεις τους.