UNIVERSITATEA tefan cel Mare SUCEAVAATEFANOAIE ROBERTCONTROLUL I EXPERTIZA PRODUSELOR ALIMENTARE ANUL I GRUPA 4 G CADRU DIDACTIC : lect dr. JARCAU MIHAELA

DETERMINAREA INDICELUI DE REFRACTIE PENTRU MATERIALE SOLIDE, OPTIC-TRANSPARENTE PRIN METODA CHAULNES

1)SCOPUL LUCRARIScopul lucrrii l constituie determinarea indicelui de refracie la unele materiale optic-transparente i utilizarea rezultatelor n diferite aplicaii.2)TEORIA LUCRARI(TEORIA CHAULNES)Conform teoriei electromagnetice lumina reprezint o und electromagnetic cu lungimea de und cuprins ntre 3600 A0 i 7600 A0, care impresioneaz retina ochiului uman. Acest domeniu al lungimilor de und se mai numete i spectrul vizibil.Practic, undele electromagnetice sunt clasificate pe baza lungimii lor de und, extins pe un domeniu larg,ncepnd cu cele a cror lungime de und este de ordinul 10 -18m i sfrind cu cele pentru care este de ordinul 10 -6m.nelegerea profund a legilor de structur i interacie ale cmpului electromagnetic evideniat de teoria cuantic general a cmpurilor a avut la origine teoriile ondulatorii ale lui Huygens, Fresnel, Maxwell i Lorentz, precum i pe cele corpusculare ale lui Newton,Planck i Einstein asupra naturii fizice a fenomenelor luminoase.Unda electromagnetic constituie o propagare simultan a vectorului cmp electric E i a vectorului intensitate cmp magnetic H variabili n timp.Dac unda se propag n lungul axei Oz, atunci rezult c mrimile E(z,t) i H(z,t) ,concomitent i n aceleai puncte din spaiu, ating valorile maxime i respectiv minime,oscilnd deci n faz, ca n fig. 1.

Dintre cei doi vectori ai undei electromagnetice numai vectorul E , orientat n sensul axei x, s-a dovedit c produce efecte luminoase.Cu ajutorul ecuaiilor lui Maxwell se deduce urmtoarea ecuaie de propagare a unei unde luminoase ntr-un mediu omogen i izotop.Metoda lui CHAULNES pentru determinarea indicelui de refracie a materialelor solide transparente din punct de vedere optic are la baz fenomenul de refracie al luminii cnd aceasta ntlnete o suprafa de separaie S dintre dou medii optic transparente.Acest fenomen const n schimbarea direciei de propagare a unei raze luminoase cnd traverseaz suprafaa de separaie S dintre cele dou medii transparente.S considerm o plac transparent cu feele plan paralele (dioptru plan) de grosime l ,un obiect luminos A i un observator O (fig. 2).

O raz luminoas AB ce pleac de la obiectul A se va refracta n B, cu deprtare de normal, propagndu-se n mediul cu indicele de refracie n1(aer) dup raza BO. Imaginea punctului A va fi n A1, adic n punctul de intersecie a prelungirii razei OB i razei AA,dus dup normala N2, n punctul A, la suprafaa AC.Aplicnd teorema sinusurilor n ABA1 obinem:

(4)

Din ABC rezult: AB= l /cos I (5)

Din relaiile (4) i (5) se obine expresia:

Pentru unghiuri mici (i r 0 ; cos i cos r =1) i innd seama de legea refraciei: n2 sin i = n1sin r (7)

relaia (6) devine: (8)

Mediul cu indicele de refracie n1 fiind aer (n1 = 1), atunci indicele de refracie relativ al mediului transparent este n= iar din (8) se va obine relaia : ;

3)MATERIALE NECESARE

Lame din material solid transparent (lame din sticl). Microscop de laborator

4)DESCRIEREA MICROSCOPULUILa acesta lucrare este folosit pentru determinarea mrimilor l i di este reprezentat n fig. 3 avnd urmtoarele componente: S sursa de lumin, T tub ce conine lentilele ocular S1 urub pentru reglareacondensorului de lumin,S2 urub pentru deplasarea grosier atubului T pe vertical,S3 urub micrometric pentru deplasarea fin a tubului T. El este mprit n 50 de diviziuni, o diviziune avnd 0,002mm.M masa microscopului

1. Se aeaz pe msua M a microscopului o plcu transparent pe care s-a marcat un punct cu cerneal ce corespunde punctului luminos A (fig. 4a).Prin deplasarea tubului T cu ajutorul urubului S2 se obine imaginea clar a petei fcut cu cerneal.2. Se va avea grij ca urubul S3 s fie rotit la maxim n jos,adic dac se poate indicaia de zero s fie n dreptul reperului.3. Se noteaz diviziunea n0 din dreptul reperului, citit pe urubul S3 . Din acest moment urubul S2 nu se mai utilizeaz.4. Se aeaz peste prima plac, placa transparent a crui indice de refracie dorim s-l determinm i pe care n prealabil s-a marcat de asemenea un punct cu cerneal B pe faa superioar (fig. 4c). Imaginea punctului A vzut prin ocular a devenit neclar.5. Se caut din nou imaginea clar a primului punct cu ajutorul urubului S3, imagine care se formeaz n punctul A1, notndu-se rotaiile complete N1 ale acestuia ct i diviziunile n1 din dreptul reperului(fig. 4b). Deplasarea d a imaginii punctului A se va calcula cu urmtoarea relaie: d=N1*0.1+(n1-n0)*0.002 (mm)

6. Pentru a gsi grosimea l corespunztoare plcii a crui indice de refracie vrem s-l determinm scoatem mai nti din cmpul vizual al ocularului pata A i introducem pata de cerneal B a crei imagine prin ocular este foarte slab vizibil. Apoi rotim n continuare urubul S3 pn obinem imaginea clar a punctului B de pe faa de sus a plcuei (fig.4c) notndu-se n acelai timp numrul total N2 de rotaii complete considerate de la nceputul numrrii, ct i diviziunea n2 din dreptul reperului. Grosimea plcii va fi:

l=N2*0,1+(n2*n0)*0.002 (mm)

nlocuind n relaia (9) valorile d i l determinate mai sus, se va obine valoarea indicelui de refracie al plcii.7. Se vor efectua 10 determinri iar rezultatele msurtorilor se vor trece n tabelul 1,unde n reprezint media aritmetic a celor 10 msurtori, Sn eroarea ptratic a mediei aritmetice iar n eroarea relativ. Pentru calcularea ultimelor dou mrimi se vor folosiformulele clasice, cunoscute deja din lucrrile anterioare.Determinrile se vor efectua la sticl pentru care valoarea standard a indicelui de refracie folosit n calcule este n = 1,5 dar n realitate indicele de refracie variaz ntre 1,55i 1,8 n funcie de natura sticlei i valoarea lungimii de und.

6)TABEL DATE

Nr.crth0h1h2n-nn-n

11.251.752.901.43

1.56-0.13

0.004-0.090.04

20.781.401.852.370.810.340.25

31.4522.61.910.350.180.10

41.51.92.91.4-0.16-0.110.04

51.451.751.931.440.480.44

61.401.9031.45-0.11-0.080.03

71.201.52.101.5-0.06-0.040.01

81.401.902.61.710.150.090.04

91.51.751.60.66-0.90-1.360.28

101.51.803.200.21-1.35-6.430.42

7)CONCLUZII