Tarcza Kolbego
Zastosowanie
Przyrząd służący do zasadniczych pokazów z optyki geometrycznej dotyczących odbicia i załamania światła.
Budowa i zasada działania, sposoby wykorzystania
Na trójnożnej podstawie jest umocowany pionowy
pręt ze sprężynującym półkolistym pałąkiem, zaopatrzonym w trzy rolki z rowkami.
Między rolkami jest osadzona tarcza. Urządzenie takie daje możliwość obracanie
tarczy koło osi poziomej. Tarcza ma podziałkę kątową i dwie wzajemnie prostopadłe
średnice 0-0 i 90-90. Jest zaopatrzona w dwie łapki ze sprężynami. Służą one
do umocowania na powierzchni tarczy wykrojów optycznych, którymi są: wąskie
wycinki zwierciadeł i soczewek, półkrążek cylindryczny, płytka płasko równoległa
oraz pryzmaty. Najodpowiedniejszym źródłem światła dla tarczy Kolbego jest lampa
łukowa. Można się również posługiwać lampą 6V w osłonie. Źródło światła ustawiamy
z boku tarczy w odległości ok. 0,5m od niej. Światło kierujemy stycznie do powierzchni
tarczy. Do otrzymania wąskiej smugi światła, czyli do tzw. w optyce geometrycznej
promienia świetlnego, służy przesłona z otworem prostokątnym, którą się przykręca
do pałąka na takiej wysokości aby środek obrotu znalazł się na wysokości środka
tarczy. Przesłona ma prowadnicę. W nią wsuwa się płytkę z jedną, trzema i pięcioma
szczelinami. Zależnie od położenia tej płytki otrzymujemy na tarczy jeden, trzy
lub pięć promieni.
Na
tarczy umieszczamy półkrążek szklany tak, że płaska jego ścianka przylega do
średnicy 90-90, a średnica0-0 trafia w środek geometryczny danej podstawy. Tarczę
ustawiamy tak, aby promień pojedynczej szczeliny biegł wzdłuż średnicy0-0. Kąt
padania jest zerowy, promień przechodzi bez załamania do szkła i trafia na powierzchnię
walcowatą również pod kątem 0 . Wychodzi więc ze szkła do powietrza bez załamania.
Obracamy tarczę o kąt , odczytujemy go na skali 0-0. Pojawia się promień odbity,
nachylony do normalnej pod kątem . Widać też promień załamany w szkle. Tworzy
on z normalną kąt i pada na walcowatą powierzchnię w szkle pod kątem 0 . Wobec
tego promień przy przejściu szkła do powietrza doznaje załamania i wykazuje
na skali kąt . Stosunek sin / sin wyliczamy. Jest to współczynnik załamania
szkła względem powietrza.
Wybieramy dowolne kąty padania 1, 2, 3... itd., znajdujemy odpowiadające im
kąty załamania 1, 2, 3... itd. We wszystkich przypadkach stosunek sinusa kąta
padania do sinusa kąta załamania jest ten sam.