Bezwzględny współczynnik załamania n jest wielkością opisującą, w jakim stopniu zmienia się kierunek propagacji fali świetlnej przy przejściu przez granicę pomiędzy próżnią a ośrodkiem materialnym. Definiowany jest jako iloraz szybkości światła w próżni c i szybkości światła w opisywanej substancji v.
W sytuacji, gdy światło przenika przez granicę pomiędzy dwoma substancjami stopień, w jakim zachodzi załamanie światła, zależy od różnicy współczynników obu substancji. Ogólnie rzecz ujmując, im większa jest ta różnica, w tym większym stopniu zmienia się kierunek propagacji fali świetlnej.
Współczynnik załamania niemal każdej substancji zależy od długości fali (zjawisko dyspersji).
Współczynniki załamania dla długości fal z zakresu światła widzialnego dla większości substancji z naszego otoczenia mają wartości nieprzekraczające 2. Np. woda 1.33, szkło w zależności od rodzaju od 1.4 do 1.9, tworzywa sztuczne od 1.4 do 1.6.
Substancją, która dla światła widzialnego cechuje się bardzo wysokim współczynnikiem załamania, jest diament – ponad 2.4. Skutkiem tego w naszym subiektywnym odczuciu diamenty świecą. Szlifierze diamentów tak projektują kształt tworzonego klejnotu, by maksymalnie wykorzystać zachodzące w diamencie załamanie i całkowite wewnętrzne odbicie.
Proponowane ćwiczenie ma na celu zbadanie zależności współczynnika załamania światła od szybkości fali. W zadaniu wykorzystana jest symulacja udostępniona przez PhET Interactive Simulations z University of Colorado Boulder (https://phet.colorado.edu).
Zadaniem ucznia jest wykonanie pomiarów szybkości fali dla wybranych współczynników załamania światła. W rezultacie wprowadzenia zebranych danych pomiarowych w arkuszu wyświetlone zostaną dwa wykresy – pierwszy ilustrujący zależność szybkości fali od współczynnika załamania oraz drugi, będący efekt linearyzacji pierwszego v(1/n).
Głównym celem analizy jest weryfikacja hipotezy: „szybkość światła w danym ośrodku jest odwrotnie proporcjonalna do jego współczynnika załamania”. Ćwiczenie jest również podstawą do dyskusji na temat linearyzacji wykresów, jako metody analizy nieliniowych zależności.
Udostępniony do pobrania zeszyt Excel zawiera dwa arkusze. Pierwszy służy do wprowadzania przez ucznia zebranych i wyświetla ich analizę w postaci wykresu. Drugi zawiera szczegółową instrukcję, ułatwiająca uczniowi wykonanie ćwiczenia.
Materiały uzupełniające do ćwiczenia
Wykorzystane fotografie:
obrazek wyróżniający: Lars Plöger z Pixabay
diament: Mario Sarto – Fotografia własna, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1015397
Fizyka Okiem Praktyka 
Musisz się zalogować aby dodać komentarz.