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ガラスと水の中の光速度

遊動顕微鏡を使って、ガラスと水の屈折率を測定し物質中の光速度を求める。

この実験では、遊動顕微鏡を用いて媒質中で屈折された光による像(虚像)を観察することにより、媒質の屈折率、媒質中の光速を求める。屈折現象の効果を定量的に測定できる、興味深い実験である。

概要

光の速度は媒質によって変化する。そのため、ことなる媒質に光が入射したときは屈折が起こる。その性質は幾何光学によってよく理解できる。

光を厚さaの媒質に入射させ、底面から届く光を観察することを考える。このとき、入射面からみた底面の深さbは、屈折のためにaより浅く見える*1。比

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は媒質2の媒質1に対する屈折率である。これを用いれば、媒質2における光速度は

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と求められる。

aとbの値を測定するためには遊動顕微鏡を用いる。顕微鏡の筒はガイドにそって上下に移動できるようになっており、移動距離を目盛から読み取ることができる。屈折された虚像にピントを合わせることにより、bを決定できる。*2

媒質として、ガラスブロックと水を用いて、それぞれの屈折率を求める。

特徴

遊動顕微鏡を使って、屈折による見かけの深さの減少を測定できる。

装置

★詳細については、実験マニュアルを参照

実験の流れ

★詳細については、実験マニュアルを参照

画像

手順

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遊動顕微鏡を水平に設置する。

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ガラスの底面の像や表面の印にピントを合わせる。

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シャーレに水を入れて測定。

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水面の高さを測定するために、粉をまく。