Marek Wolny

Politechnika Wrocławska

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Numer albumu: 162263

Ćwiczenie 75.

Wyznaczenie współczynnika załamania za pomocą refraktometru

Abbego.

Wstęp:

Współczynnik załamania jest to wielkość charakteryzująca zjawisko fizyczne

załamania fali elektromagnetycznej, zwykle światła. Fala elektromagnetyczna, przechodząc

przez granicę dwóch ośrodków ulega częściowemu załamaniu i odbiciu, czego wartość

określa właśnie współczynnik załamania n = f( ). Wartość bezwzględna tego współczynnika

wynosi

gdzie

n

to

bezwzględny współczynnik załamania, c to prędkość światła w

próżni a ν to prędkość fazowa fali.

Prawa Snelliusa opisuja kierunki rozchodzenia sie fali odbitej i zalamanej.

Zalamanie sie fali przechodzacej opisuje zaleznosc:

(gdzie:

to kąt

padania fali,

to

kąt wyjścia fali,

oraz

to

bezwzględne współczynniki załamania

ośrodków a to względny współczynnik załamania ośrodka 2;

Jeżeli > , to może nastąpić całkowite odbicie fali (gdy β=90°) zgodnie z równaniem:

Wzór ten wyrażający związek między kątem granicznym gr i względnym współczynnikiem
załamania n, stanowi zasadę pomiaru współczynników załamania za pomocą refraktometru

Abbego.

Refraktometr Abbego składa się z dwóch pryzmatów, miedzy które umieszczamy

badaną ciecz oraz luneta połączona z pokrętłem do zmiany położenia krzyżujących się linii w

lunecie.

W ćwiczeniu na refraktomer kierujemy światło lampy sodowej, które przechodząc

kolejno przez pierwszy pryzmat, badaną ciecz oraz drugi pryzmat ulegają częściowemu

odbiciu.

Wszystkie promienie padające na powierzchnię graniczną pod kątem większym niż

gr , zostają od tej powierzchni całkowicie odbite. Pomiar refraktometrem polega na

ustawieniu miejsca przecięcia linii krzyża na granicy światła i cienia (postałego po wyjściu z

drugiego pryzmatu).

Ocena:

Tabela pomiarów i wyników:

A. dla wody destylowanej

Numer pomiaru Wynik pomiaru

1

1,3355

2

1,3375

3

1,3374

4

1,3365

5

1,3364

6

1,3364

7

1,3353

8

1,3365

9

1,3354

10

1,3374

Obliczenia dotyczące podpunktu A:

1.

Wartość średnią wspołczynnika załamania obliczyłem ze wzoru:

Więc:

Średnia wartość bezwzględnego współczynnika załamania dla wody destylowanej
wynosi 1,3364.

2.

Średni błąd obliczamy z metody studenta Fishera:

Po podstawieniu do wzoru i wykonaniu działania otrzymujemy wynik

3.

Błąd względny procentowy został obliczony ze wzoru:

Błąd względny procentowy wynosi 0,02.

B. dla gliceryny:

Stężenie gliceryny

Współczynnik załamania

20

1,3696

40

1,4277

60

1,4649

80

1,509

100

1,547

X

1,442

X

– nieznane stężenie gliceryny, które należy odczytać z wykresu

Wykres przedstawiajacy zależność współczynnika załamania od stężenia gliceryny.

X

– 47 %

Analiza niepewności.

Błędy w pomiarach w decydującym stopniu zależą od niedokładności refraktometru,

nieprecyzyjności odczytu spowodowanego niedokładnym ustawieniem krzyża na granicy światła i
cienia czy niezbyt precyzyjnego odczytu wskazao urządzenia. Należy również brad pod uwagę
możliwośd wymieszania się substancji o różnych stężeniach mimo przemywania i czyszczenia
urządzenia po każdym pomiarze. Obliczone błędy pomiaru nie są jednak duże co powoduje, że
uzyskane wyniki możemy uznad wiarygodnymi i bardzo bliskimi przeczywistym.

Wnioski.

Byliśmy w stanie dośd dokładnie wyznaczyd współczynniki załamania cieczy gdyż błędy

pomiarowe nie były duże (ok. 0,05%). Dokładnośd narysowania wykresu spowodowała natomiast, iż
z dużą dokładnością potrafiliśmy wyznaczyd nieznane nam wcześniej stężenie gliceryny.

47,26

1,3696

1,3896

1,4096

1,4296

1,4496

1,4696

1,4896

1,5096

1,5296

1,5496

1,5696

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105

1,442