Fyzika ve 14M

Měření indexu lomu

Po úvodní části optiky zaměřené na odraz, lom a disperzi světla a po návštěvě IFL na KDF MFF UK v Praze, kde žáci pomáhali otestovat experimenty z optiky, jsem žáky třídy 14M SPŠST Panská vyzval k tomu, aby zkusili proměřit index lomu skleněného půlválce špendlíkovou metodou. K tomu je zapotřebí skleněný půlválec zafixovaný pomocí špendlíků na papíře na polystyrenové destičce a několik špendlíků. Jeden z volných špendlíků zapíchneme např. do poloroviny papíru, v níž leží půlválec. Pak se díváme skrz půlválec a do druhé poloroviny papíru zapíchneme další špendlík tak, aby při tomto pohledu ležely všechny tři špendlíky (dva právě zapíchnuté a jeden ve středu polokruhu, který je podstavou půlválce) v jedné přímce.

„Zkuste si to a pak vypočítáte index lomu,“ vydávám poslední pokyny před samostatnou prací žáků. „Ale dejte pozor, tato metoda může mít jedno úskalí!“

Žáci začali pracovat ve skupinkách a byl jsem velmi mile překvapen, jak pečlivě začali připravovat na papíře měření: narýsovali úsečky přestavující rozhraní vzduchu a půlválce, a pak velmi pečlivě i kolmici dopadu sestrojenou v místě, kde bude špendlíkem zafixován střed podstavy půlválce. Přijít na jednoduchou metodu, jak správně umístit špendlíky, chvíli trvalo. Bylo nutné se dívat jedním okem v rovině polystyrenové destičky. Ale i to žáci snadno zvládli.

Po odměření úhlů se pustili do výpočtu indexu lomu materiálu půlválce. Přitom se v rámci jedné skupinky téměř pohádali o správné znění Snellova zákona lomu, pomocí něhož index lomu počítali. Po mé konzultaci se ukázalo, že pravdu měli všichni, jen měli zmatek v popsaných úhlech.

Index lomu vyšel uspokojivě všem skupinám.

„Na začátku jsem mluvil o jistém úskalí, které může při měření vzniknout,“ neodpustím si poznámku na závěr. „Co to bylo?“

„Když jsme ten špendlík zapíchli tak, že z něj se šířící odražený paprsek přes ten středový špendlík, svíral s kolmicí větší úhel, než je úhel mezní, nebyl špendlík vidět,“ popisoval někdo.

„A na které straně musel být ten špendlík, aby nebyl při pohledu přes půlválec vidět?“ ptám se.

„No tam, kde byl ten půlválec,“ zněla rychlá odpověď. „Nastal totiž totální odraz!“

„Ano, to jsem měl na začátku na mysli,“ usmívám se. „A proč ty tři důležité špendlíky neležely fyzicky na jedné úsečce?“

„Vždyť jsme se dívali přes ten půlválec, tak se uplatnil lom,“ nenechali se nachytat žáci.

Metoda měření indexu lomu materiálu půlválce je bezesporu zaujala. Nejen podle pracovního nasazení, ale také podle toho, jaké další úvahy někteří z nich začali po skončení měření vymýšlet!

Průběh měření zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl