Doświadczenia z fal i optyki
🎯 Po co Ci to?
Optykę widać gołym okiem — polaryzatory, szczeliny i soczewki dają efektowne i pouczające doświadczenia.
✅ Czego się nauczysz
- przeprowadzić i opisać doświadczenia z polaryzacją, rozpraszaniem, dyfrakcją, interferencją i soczewkami oraz wyznaczyć współczynnik załamania z kąta granicznego.
📘 Wyjaśnienie — obowiązkowe doświadczenia
Doświadczenie A — polaryzatory. Patrz przez dwa polaryzatory (np. z okularów lub ekranu) i obracaj jeden — światło raz przechodzi, raz gaśnie. Dowód poprzeczności światła (§10.8).
[rozszerzenie] Obracaj drugi polaryzator powoli, o kolejne kilkanaście stopni, i za każdym razem oceń jasność. Zobaczysz, że natężenie zmienia się płynnie, a nie skokowo: największe przy osiach równoległych, zerowe przy prostopadłych, a dla kątów pośrednich — wartości pośrednie. Zanotuj obserwacje dla kilku kątów (0°, 30°, 45°, 60°, 90°).
Doświadczenie B — rozpraszanie światła. Oświetl wodę z odrobiną mleka latarką — z boku ośrodek świeci niebieskawo, a światło przechodzące czerwienieje (jak niebo i zachód, §10.10).
Doświadczenie C [rozszerzenie] — dyfrakcja na szczelinie / interferencja. Świeć laserem przez wąską szczelinę lub na siatkę dyfrakcyjną — na ekranie pojawią się prążki (dyfrakcja/interferencja, §10.4–10.6).
Doświadczenie D [rozszerzenie] — wyznaczanie współczynnika załamania z kąta granicznego. Zmierz kąt graniczny $\theta_{gr}$ dla danego ośrodka (kąt, powyżej którego następuje całkowite wewnętrzne odbicie), a następnie wyznacz współczynnik załamania ze wzoru $n = \dfrac{1}{\sin\theta_{gr}}$ (§10.3, granica z powietrzem).
Doświadczenie E [rozszerzenie] — soczewka. Badaj zależność położenia obrazu od położenia przedmiotu dla soczewki skupiającej; sprawdź równanie soczewki (§10.9).
📐 Jak opisać doświadczenie (przypomnienie z §1.5)
Cel → obserwacja/pomiar → wniosek. Z laserem zachowaj ostrożność (nie kieruj w oczy!) — bezpieczeństwo (§1.5).
🎒 Zadania
Zadanie 10.11.1. Patrząc przez dwa skrzyżowane polaryzatory, widzisz ciemność. Co to dowodzi?
Pokaż rozwiązanie
Że światło jest falą poprzeczną i daje się polaryzować: pierwszy polaryzator przepuszcza jeden kierunek drgań, drugi (prostopadły) go blokuje — stąd ciemność. Obrót jednego z nich przywraca przepuszczanie.
🔍 Sprawdź, czy umiesz
- [ ] Zademonstrować polaryzację i rozpraszanie światła.
- [ ] [R] Pokazać dyfrakcję/interferencję, wyznaczyć $n$ z kąta granicznego i zbadać soczewkę.