Technologiepraktikum Labor-Physik. Brechzahlbestimmung

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Rolf Berg
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1 Techologiepaktikum Labo-Physik Bechzahlbestimmug Ihalt: Eileitug Aufgabestellug - Bestimmug des Kümmugsadius - Beweiteemittlug ach de Besselmethode - Beechug de Bechzahl Fehlediskussio Zusammefassug Alage

2 Eileitug/Aufbau Lisefome Ei Beglas heißt Sammellise. Es sammelt das eifallede Licht i eiem Pukt. Optische Lise sid duchsichtige Köpe mit gekümmte Fläche. Sie bestehe meist aus Glas, ud die Obefläche sid meist Teile vo Kugelfläche; ma et die Lise da sphäisch. Ma utescheidet zwei Hauptguppe vo Lise: Kovexlise sid i de Mitte dicke ud wike als Sammellise. Kokavlise sid i de Mitte düe ud wike als Zesteugslise. Sammellise veeiige achsepaallel eifallede Stahle i eiem Pukt de Achse, de Bepukt. Aufgabe Vo eie ubekate Sammellise soll die Bechzahl () übe de Kümmugsadius () ud die Beweite (f) mathematisch ud mit Hilfe eies Vesuches eechet wede. Die Beweite eie Lise ist abhägig vom Glasmateial ud vo de Wölbug. Fü de Aufbau des Vesuches wude folgede Geäte/Teile beötigt: - Richtleuchte max. 6V - Netzgeät Fima Leybold-Heaeus - Metix aalog Voltmete - Optische Bak mit Skalieug i cm, Messlatte - Sammellise - Gegestad i useem Fall; Kato i de ei Pfeil ausgeschitte wa - Lise mit ubekate Bechzahl - Schim - Sphäomete de Fima PHYWE - Tascheeche ud Scheibmateial Aufbau Beim Aufbau de Teile auf die optische Bak ist daauf zu achte, daß alle Bauteile die gleiche Höhe habe, d.h. das die Richtleuchte sich auf de gleiche Höhe befidet wie die Sammellise ud de Gegestad, sowie die ubekate Lise. De Schim wid auch i de Mitte zetiet. Wichtig ist das die Lampe i de Richtleuchte geau i de Mitte justiet ist ud de Glühwedel geau sekecht ud mittig steht, eizustelle mit de dei Eistellschaube a dem Gehäuse de Leuchte.

3 Skizze des Vesuchsaufbaus: Aufgabestellug:. Messe des Kümmadius de Lise Mit Hilfe eies Späometes wid de Kümmadius de Lise eabeitet Die dei Füße des Späometes köe auf vie Stufe, je ach dem Duchmesse de Lise, eigestellt wede. Bei usee Messug wude die Füße i de zweite Positio eigeastet. Mit diese Eistellug betägt de Abstad vom Mittelpukt zum Zetum (a) = 40 mm de i de Aleitug zum Späomete agegebe ist. Jetzt ka de Nullpukt des Meßgeätes gesetzt wede, i dem ma das Späomete auf eie ebee Glasplatte stellt ud die sich dehede Skala bei Null gesetzt wid. Nu setzt ma de Späomete auf die Lise, de kleie Zeige zählt die Umdehuge des goße Zeiges. Mit Hilfe des Goße läßt sich die Kommastelle geau ablese. Diese Messug wid auf alle beide Seite duchgefüht. I useem Fall ist die eie Seite de Lise pla; usee Lise ist eie Plakovex-Lise. Die bei us gefudee Niveudiffeez (h) betägt 8,058 auf de kovex-seite. De Kümmugsadius läßt sich duch die folgede Fomel beeche: a = 40 mm; h = 8,058 a h h 03,3 40 8,058 8,058. Die Mittedicke de Lise läßt sich mit dem Meßschiebe emittel Sie betägt,5 cm. Fü die Beechug i useem Vesuch veachlässigba. 3

4 3. Die Beweite (f) de Lise wid ach de Besselmethode emittelt Duch leichtes veschiebe de Sammellise auf de optische Bak wid die Glühwidel auf dem Schim schaf dagestellt. De Gegestad (Katoage i de ei Pfeil ausgeschitte wude) wid so eigeichtet, daß soviel Licht wie möglich hiduch scheit. Fü die Messug de Beweite ist es wichtig, daß de Abstad Gegestad -> Schim (e) göße als die 4fache Beweite de ubekate Lise ist. Dabei wid die gobe Beweite emittelt idem wi a de eie Wad, das Bild vom Feste duch die Lise schaf abbilde. Mit dem Zollstock wid die gobe Etfeug vo Wad zu Lise gemesse. De Abstad betug 4 cm. De Abstad Schim ud Gegestad wid mit Hilfe de Skalieug auf de optische Bak so eigestellt, daß e>4f ist. A dem Abstad e daf wähed de Messug ichts geädet wede, es daf u die ubekate Lise die zwische beide Objekte steht veädet wede. Diese Lise wid u so veschobe, daß eimal ei vegößetes Bild des Gegestades auf dem Schim schaf abgebildet wid. Je ähe die Lise a de Gegestad heagefüht wid, desto göße ist die Abbildug. Je weite die Lise vom Gegestad etfet wid, umso göße ist die Abbildug. Fü usee Messug sid u die Positioe de Lise vom goße ud vom kleie Bild vo Bedeutug. I de Skizze als Positio ud zu ekee. Die Diffeez de beide Positioe egibt die Veschiebug de Lise (d). Es wude dei uteschiedliche Messuge (Abstad Gegestad zu Schim vaiete) a sechs Wiedeholuge duchgefüht. Meßegebisse de Beweitebestimmug: Messug Abstad Gegestad Schim = 80 cm i cm ---> Positio Positio D 36 8,8 45,8 36, 8, ,9 8,7 45,8 5 35,9 8,8 45,9 6 35,8 8,8 46 Duchschitt vo 6 Wiedeholuge: 45,9 Messug Abstad Gegestad Schim = 65 cm Positio Positio d 36,4 65,4 7,4 36,3 65,4 7, ,3 7, , ,8 7, 6 36, 64,8 7, Duchschitt vo 6 Wiedeholuge: 7,3 4

5 Messug 3 Abstad Gegestad Schim = 78 cm Positio Positio d 36,4 79,7 43,3 36,3 79,5 43, ,5 43, ,7 43, ,3 43,3 6 36, 79,6 43,4 Duchschitt vo 6 Wiedeholuge: 43,4 Fomel zu Beechug de Beweite f: e = Abstad Gegestad - Schim d = Veschiebug de Lise f 4 e d e f = 3,4 cm f = 3,38 cm f3 = 3,46 cm Duchschitt alle dei emittelte Beweite fduchs= 3,4 cm 4. Beechug de Bechzahl () de ubekate Lise Die Bechzahl () läßt sich beeche, idem ma die eifache Lisefom ach umstellt. = 03,3 f = 3,4 f f 03,3 03,3 3,4,075 Die Bechzahl betägt,075 5

6 Fehlediskussio Bei de Messug sid folgede Fehle zu vemeide: - Radstahleabbledug; Licht sollte duch de Mittelpukt de Lise gehe, de Gegestad (Pfeil) lässt sich daduch schäfe dastelle. - Vemeidug vo Spaugschwakuge, wähed de Messug ud im Alaufbeeich/Offset. - Ablesefehle de cm Agabe auf de optische Bak vemeide. - Die Objekte düfe auf de optische Bak icht bewegt wede, bis auf die Lise, wähed de Messug; auf feste Motage ist zu achte, mechaische Eschütteuge sid zu vemeide. - Wähed de Messug ach de Besselmethode möglichst keie Utebechug, da sost auf Gud vo Spaug/Steulicht die Messwet voeiade abweiche. - Späomete auf ichtige Lisegöße eistelle ud Nullstelle. - Midestes eie Doppelbestimmug mit mehee Wiedeholuge um geauee Meßegebisse zu eeiche, systematische ausschließe. Zusammefassug De mit dem Späomete emittelt Radius de Sammelise ist 03,3. Die Bechzahl de Lise betägt,075. Die Bechzahl vo Luft/Glas ist >. Alage Aufgabeblatt Mittschift ud Hadgeschiebee Tabelle 6

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