Gorzycka Marzena

Ćwiczenie 31

Wyznaczanie stężenia wodnych roztworów gliceryny za pomocą refraktometru Abbego.

Stężenie nr 1. Stężenie nr 2.

L.p.	N
1	1,362
2	1,361
3	1,362
4	1,362
5	1,361
6	1,362
7	1,362
8	1,361
9	1,361
10	1,362
L.p.	N
1	1,367
2	1,367
3	1,368
4	1,368
5	1,368
6	1,367
7	1,368
8	1,367
9	1,367
10	1,368

Stężenie nr 3. Stężenie nr 4.

L.p.		N
1		1,449
2		1,449
3		1,449
4		1,449
5		1,449
6		1,450
7		1,449
8		1,449
9		1,449
10		1,450
L.p.	N
1	1,432
2	1,433
3	1,432
4	1,432
5	1,432
6	1,433
7	1,432
8	1,432
9	1,433
10	1,432

1.Teoria

Bezwzględny współczynnik załamania ośrodka jest stosunkiem prędkości rozchodzenia się promieniowania elektromagnetycznego w próżni do prędkości w tym środku. Ponieważ współczynnik załamania zmienia się z długością fali, należy ja podawać wraz z wartością n (oznaczenie współczynnika załamania). Wzorcowa falą jest zazwyczaj żółta lina sodu

Względny współczynnik załamania jest stosunkiem prędkości światła w dwóch graniczących ośrodkach.

Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia światła.

Prosty sposób wyznaczania współczynnika załamania opiera się na wyzyskaniu zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia światła. Ma ono miejsce wówczas, gdy promień świetlny biegnie ze środowiska optycznie gęstszego do rzadszego, przy czym pada na powierzchnie graniczną pod kątem większym od tzw. kąta granicznego. Jest to taki kąt padania w środowisku optycznie gęstszym, dla którego kąt załamania w środowisku rzadszym wynosi 90 . Ze względu na zasadę odwracalności biegu promienia świetlnego napiszemy:

n_1,2=

Zjawisko to nosi nazwę odbicia całkowitego , ponieważ w promieniu odbitym zawiera się całkowita energia promienia padającego.

Na tej zasadzie oparta jest budowa refraktometrów. Służą one przede wszystkim do wyznaczania współczynników załamania cieczy. Można również dokonywać nimi pomiarów współczynników załamania ciał stałych.

Refraktometr Abbego:

W najprostszym wykonaniu składa się z dwóch prostokątnych pryzmatów P1 i P2 ze szkła flintowego, tzn. ze szkła o dużym współczynniku załamania. Między te pryzmaty wprowadzamy kilka kropel badanej cieczy, której współczynnik załamania powinien być mniejszy niż współczynnik załamania szkła flintowego.Ciecz tworzy między przeciwprostokątnymi powierzchniami obu pryzmatów cienką, płasko-równoległą warstewkę, na którą padają pod różnymi kątami promienie wychodzące z pryzmatu p1.

Część tych promieni ulega całkowitemu odbiciu na powierzchni cieczy, część zaś przechodzi dalej , przenika pryzmat P2 i opuszcza go nie zmieniając pierwotnego kierunku .Wszystkie promienie padające pod kątem większym od granicznego ulegają całkowitemu odbiciu . Dzięki takiemu biegowi promieni pole widzenia lunetki L podzielone jest na dwie części : jasną i ciemną oddzielone od siebie ostrą liną graniczną . Przez ustawienie lunetki tak aby umieszczony w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu krzyż z nitek pajęczych znalazł się na linii granicznej , odczytać możemy wartość kąta granicznego
, a z powyższego wzoru może obliczyć współczynnik załamania światła badanej cieczy. Posługiwanie się zwykłym refraktometrem Abbego wymaga stosowania światła monochromatycznego, gdyż przy stosowaniu światła białego występuje zjawisko rozszczepienia światła czyli dyspersji. Kąt graniczny jest dla każdej długości fali inny; dlatego to przy użyciu światła niejednorodnego mielibyśmy nie ostrą linię graniczną, lecz rozmytą smugę o barwach tęczy.

Rysunek przedstawia wygląd zewnętrzny refraktometru. Podstawowym elementem przyrządu jest pryzmat refraktometryczny 1 z poziomo ustawioną płaszczyzną pomiarową 2. Łączniki 3 oraz kanały wewnątrz obudowy pryzmatu umożliwiają podłączenie refraktometru do termostatu i obieg zamknięty cieczy termostatującej. Termometr 4 umieszczony w cieczy termostatującej umożliwia kontrolę temperatury. Nad pryzmatem refraktometrycznym znajduje się pryzmat nakrywkowy 6. Okienko w oprawie 7 tego pryzmatu służy do oświetlenia substancji badanych w świetle przechodzącym. Do oświetlenia substancji przy pomiarach w świetle odbitym służy zwierciadło umieszczone pod pryzmatem refraktometrycznym. Pryzmat kierujący, kompensator i układ odczytowy umieszczone są we wnętrzu obudowy refraktometru 8. Pokrętka 11 służy do przemieszczania linii granicznej i podziałki współczynników załamania w polu widzenia okularu 15. Obrót kompensatora uzyskuje się za pomocą pokrętki 9.

---