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Brechzahl aus wahrer und scheinbarer Tiefe – Versuch mit dem Messmikroskop

PhysikOptikAlter 14–15Virtuelles Labor

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Virtueller Versuch zur Messung der Brechzahl mit einem Messmikroskop: Stellen Sie eine Marke ohne Auflage scharf, dann durch eine durchsichtige Platte oder eine Flüssigkeitsschicht und schließlich das Pulver auf der Oberseite. Lesen Sie R₁, R₂ und R₃ an der Skala mit Nonius ab (Ablesegenauigkeit 0,001 cm) und berechnen Sie n = wahre Tiefe / scheinbare Tiefe = (R₃ − R₁)/(R₃ − R₂); das Diagramm wahre Tiefe gegen scheinbare Tiefe hat die Steigung n. Der Bildschirm Hohlspiegel sucht die parallaxenfreie Stellung einer Nadel und ihres Bildes (h = R), dann noch einmal mit etwas Flüssigkeit im Spiegel (h = R′): n ≈ R/R′.

Lektion: Brechung des Lichts: wahre und scheinbare Tiefe

Was sie zeigt

Eine Marke unter einer Glasplatte oder einer Wasserschicht scheint näher zu liegen, als sie wirklich ist. Licht von der Marke wird beim Austritt aus dem optisch dichteren Stoff vom Lot weg gebrochen; von oben gesehen scheinen die Strahlen von einem um t − t/n angehobenen Punkt zu kommen. Die scheinbare Tiefe ist t/n, also n = wahre Tiefe / scheinbare Tiefe. Ein Messmikroskop bestimmt beide Tiefen aus drei Ablesungen. Ein Hohlspiegel bietet ein zweites Verfahren: Eine Nadel fällt im Krümmungsmittelpunkt mit ihrem eigenen Bild zusammen, und eine dünne Flüssigkeitsschicht senkt diesen Punkt auf etwa R/n. Das Modell nutzt lotnahe bzw. achsennahe Strahlen.

So funktioniert es

Wählen Sie unter Messmikroskop Probe auf der Marke und Wahre Dicke t. Ziehen oder tippen Sie auf die Seitenansicht und stellen Sie mit Fokussiertrieb (Ablesung R) und dessen Tasten − / + ein, bis das Bild im Okular am schärfsten ist; drücken Sie bei jedem der drei Schritte Ablesung notieren. Lassen Sie unter Hohlspiegel Auge bewegen eingeschaltet und ändern Sie Höhe der Nadel h, bis die Spitzen zusammenbleiben; drücken Sie Ablesung notieren vor und nach dem Eingießen der Flüssigkeit.

Einstellbare Parameter

  • Bildschirm Messmikroskop, Hohlspiegel
  • Probe auf der Marke Kronglasplatte, Acrylglasplatte, Platte X (unbekannt), Wasser, Glycerin, Flüssigkeit X (unbekannt)
  • Wahre Dicke t der Platte oder der Flüssigkeitsschicht 0,5–5 cm
  • Strahlen zeigen
  • Ablesung zeigen
  • Spiegelradius R 10–30 cm
  • Flüssigkeit im Spiegel Wasser, Glycerin, Flüssigkeit X (unbekannt)

Fragen zum Erkunden

  1. Warum scheint eine Münze am Boden eines Schwimmbeckens näher an der Oberfläche zu liegen, als sie ist?
  2. Wie ändert sich die scheinbare Tiefe, wenn die wahre Tiefe derselben Flüssigkeit verdoppelt wird?
  3. Warum rückt etwas Flüssigkeit im Hohlspiegel den parallaxenfreien Punkt näher an den Spiegel?

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