Nr.ćw. 308	Data 29.11.95	Marcin Kokosza	Wydział Elektryczny	Semestr III	Grupa T-2
Prowadząca : dr Teresa Wróżowa			Przygotowanie	Wykonanie	Ocena

Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą refraktometru Abbego.

1. Prawo załamania światła (Snella).

Promień świetlny na granicy dwóch ośrodków (optycznie gętszego i optycznie rzadszego) ulega załamaniu tworząc w ośrodku gęstszym mniejszy kąt z normalną do powierzchni niż w ośrodku rzadszym. Przy tym zjawisku wyróżniamy kąt padania oraz kąt załamania promienia świetlnego. Stosunek sinusów obu tych kątów jest wielkością stałą dla danej pary ośrodków i danej długości fali świetlnej.

n1, n2 bezwzględne współczynniki załamania światła w ośrodkach.

Bezwzględny współczynnik załamania światła określony jest stosunkiem prędkości światła w próżni c do prędkości światła w danym ośrodku v.

Ze względu na to, że prędkość światła jest największa w próżni, bezwzględny współczynnik załamania światła jest dla wszystkich ośrodków materialnych większy od jedności.

Załamanie światła na granicy dwóch ośrodków materialnych jest określone ich względnym współczynnikiem załamania

W praktyce często przyjmuje się, że powietrze ma współczynnik załamania bardzo bliski wartości dla próżni (n=1).

2. Zależność współczynnika załamania światła od długości fali.

Ponieważ kąt w między promieniem świetlnym w drugim ośrodku a normalną do granicy ośrodków zależy od długości fali, zatem również wartość współczynnika załamania zależy od długości fali. Z tego względu zała-manie w odróżnieniu od odbicia moze być wykorzystane do rozłożenia wiązki światła na składowe o róznych długościach fali ( w tym ćwiczeniu efekt niepożądany).

3. Całkowite wewnętrzne odbicie.

Promienie biegnące z ośrodka optycznie gęstszego do ośrodka optycznie rzadszego odchylają się od normalnej tym bardziej, im większy jest kąt padania a. Dla pewnej jego wartości promień świetlny nie wchodzi nawet do drugiego ośrodka "ślizgając się" po powierzchni granicznej. Co zgodnie z prawem Snella daje:

Przy dalszym zwiększaniu wartości kąta padania promień zaczyna odbijać się od powierzchni granicznej wra-cając do ośrodka pierwszego.

4. Dyspersja światła.

Dyspersja to zjawisko polegające na rozszczepieniu światła białego przy przejściu przez pryzmat. Jest ono w tym ćwiczeniu niepożądane. Stosuje się więc układ pryzmatów, z których każdy odchyla światło w przeciwną stronę, ponieważ sa obrócone względem siebie o 180°. W sumie efekty ich działania się znoszą się. W refraktometrze układ ten służy do kompensacji dyspersji wywołanej przez badaną ciecz.

5. Refraktometr Abbego i zasada jego działania.

Zasadniczą częścią refraktometru Abbego są dwa prostokątne pryzmaty za szkła flintowanego, posiadające du-ży współczynnik załamania. Jeden z pryzmatów można odchylać obracając go wokół osi. Po odchyleniu na jego powierzchni na jego powierzchni przeciwprostokątnej umieszcza się kilka kropel badanej cieczy, która po dociśnięciu pryzmatów tworzy cinką płaskorównoległą warstwę. Należy tak ustawić pryzmaty, by część światła padała na ciecz pod kątem granicznym. Przy takim biegu promienia świetlnego w polu widzenia lunet-ki zauważymy obszar jasny i ciemny. Położenie granicy między tymi obszarami zależy od wartości współczynnika załamania cieczy. Granica ta jest naprowadzana na środek pola widzenia przez obrót pryzmatów za pomocą pokrętła sprzężonego z podziałką, z której odczytuje się wartość współczynnika załamania. By unik-nąć niepożądanych efektów dyspersji wprowadzonej przez ciecz stosuje sie układ opisany punkt wyżej. Spo-tyka się też kryształy anizotropowe.

6. Pomiary.

Zależność współczynnika załamania od stężenia roztworu w temperaturze 24°C.

Stężenie roztworu wodnego gliceryny, Cp	Współczynnik załamania, n
woda	1,334
10 %	1,349
30 %	1,376
50 %	1,402
70 %	1,427

dn=0,001

Wykres zależności współczynnika załamania od stężenia procentowego roztworu gliceryny

w temperaturze pokojowej ( 26° C ).

Zależność współczynnika załamania od temperatury dla roztworu gliceryny o stężeniu 70%.

Temperatura, t [°C]	26	30	35	40	45	50	55	60	65	70
Współczynnik załamania, n	1,430	1,429	1,428	1,427	1,426	1,425	1,424	1,423	1,422	1,421

dt=1 dn=0,001

7. Wnioski.

Przeprowadzone pomiary wykazują liniową zależność bezwzględnego współczynnika załamania od temperatury dla roztworu gliceryny o stężeniu procentowym=70%. Można zatem przyjąć, że dla każdej wartości stężenia w/w roztworu zależność ta będzie liniowa.

Na wykresie zależności współczynnika załamania od stężenia procentowego roztworu gliceryny w temp. pokojowej prostokąty błędów są w tej skali tak małe , że ledwo widoczne .

---