科学好き者の日々

水の屈折率を求める実験に参加しました。

前に丸い虹を調べていたときに、水滴中の光の屈折角を調べたことがあります。

やり方は同じような方法ですが、もう少し精密です。

水を入れた半円プリズムを分度器の上に置きます。半円の直線側から半導体レーザーの光を当てます。反射した光の角度（反射角）とプリズムを通った屈折した光の角度（屈折角）を測ります。

これをプリズムに対する入射角を15度おきに測定します。

結果は以下のようになりました。

入射角　　15度　　30度　　45度　　60度　　75度
屈折角　　11度　　22度　　30度　　40度　　45度

各角度のsinを求めると
sin（入射角）　0.2588　0.5000　0.7071　0.8660　0.9659
sin（屈折角）　0.1908　0.3746　0.5000　0.6428　0.7071

屈折率ｎはsin（入射角）/sin（屈折角）で表せられるので、各角度で測定された屈折率は

屈折率　1.356　1.335　1.414　1.347　1.366
平均すると　1.364　となります。
最大値と最小値を除くと　1.356　となり　真値　1.333（２０℃　λ：5.893×10-⁷ｍ）にかなり近い値となりました。

プリズムを分度器の中心（レーザー光の当るところ）にきちんとおけるかが問題で、プリズムの中心にも黒のマーカがあり、それを分度器の中心に合わせます。老眼でよく見えないのです。ルーペを使ってやっと見えます。
また、プリズムを少しづつ動かすのですが、ついうっかりたくさん動かしてしまいます。

なかなか緊張する楽しい時間でした。