Cel wiczenia
Zapoznanie si z budow , zasad działania oraz metod pomiaru refraktometrem poprzez wyznaczenie
współczynnika załamania cieczy.
Układ i metody pomiarowe
Podczas wykonywania wiczenia posługiwali my si refraktometrem Abbego, którego schemat
zaprezentowano poni ej.
Rysunek 1. Schemat refraktometru Abbego
Refraktometr Abbego składa si z dwóch prostok tnych, pryzmatów ze szkła o du ym współczynniku
załamania. To wła nie mi dzy te pryzmaty wprowadzali my kilka kropel badanej cieczy. Ciecz tworzy mi dzy
przeciwprostok tnymi powierzchniami obu pryzmatów cienk warstewk , na któr padaj promienie
wychodz ce z pryzmatu Pr2. Cz tych promieni ulega całkowitemu wewn trznemu odbiciu na powierzchni
cieczy, cz za przechodzi dalej, przenika pryzmat Pr1 i opuszcza go nie zmieniaj c pierwotnego kierunku.
Wszystkie promienie padaj ce pod k tem wi kszym od k ta granicznego ulegaj całkowitemu odbiciu. Dzi ki
takiemu biegowi promieni pole widzenia lunetki podzielone jest na dwie cz ci - jasn i ciemn , oddzielone od
siebie lini graniczn .
Naszym zadaniem było ustawienie lunetki tak, aby umieszczony w płaszczy nie ogniskowej obiektywu
krzy znalazł si na linii granicznej. Odczyta wtedy mo emy warto współczynnika załamania wiatła badanej
cieczy.
Pomiary i obliczenia
Badali my 3 roztwory wodne sacharozy o st eniu: 10%, 20%, 25%. Jako, e nie wiemy jak długo
ciecze s u ywane w laboratoriach LPF przyjmujmy niepewno st enia roztworów st = ą 3%. Za niepewno
pomiaru współczynnika załamania wiatła bierzemy najmniejsz warto podziałki nw = ą 0,001. Dla ka dej z
badanych próbek 8x zmierzyli my współczynnik załamania wiatła refraktometrem. Dane i niezb dne obliczenia
znajduj si w Tabeli 1.
Tabela 1. Dane pomiarowe  współczynnik załamania wiatła w cieczach
st = 10% st = 20% st = 25%
Lp.
nw nw nw r nw r nw nw nw r nw r nw nw nw r nw r
1. 1,3570 1,3710 1,3770
2. 1,3570 1,3710 1,3765
3. 1,3560 1,3710 1,3775
4. 1,3560 1,3700 1,3775
0,0010 1,3565 0,0008 0,0010 1,3706 0,0007 0,0010 1,3772 0,0007
5. 1,3565 1,3705 1,3775
6. 1,3570 1,3700 1,3770
7. 1,3565 1,3710 1,3773
8. 1,3556 1,3705 1,3770
Na podstawie powy szej tabeli powstał Wykres 1. tj. zale no nw = f(st).

Wzory i przykładowe obliczenia
Przykładowe obliczenia przeprowadzimy dla cieczy o st eniu 10%.
Przy liczeniu redniego współczynnika załamania wiatła skorzystali my ze redniej arytmetycznej.
10,8516
nw r = H" 1,3565
8
W niepewno ci współczynnika załamania wiatła uwzgl dnimy niepewno statystyczn oraz
niepewno przyrz du pomiarowego, skorzystamy ze wzoru:
1
sn r = (sn )2 + ("nw)2 = 0,00000029 + 0,00000033 = 0,0000006248 H" 0,0008
w w
3
Obliczenia dla pozostałych badanych cieczy wykonano analogicznie.
Wnioski ko cowe
Efektem ko cowym wykonanego wiczenia s trzy u rednione współczynniki załamania wiatła
skorygowane o odchylenie standardowe redniej, które wyniosły odpowiednio dla ka dej z badanych cieczy:
" dla próbki o st eniu 10%
nw 10% = 1,3565 ą 0,0008
" dla próbki o st eniu 20%
nw 20% = 1,3706 ą 0,0007
" dla próbki o st eniu 25%
nw 25% = 1,3772 ą 0,0007
Otrzymane wyniki zostały przedstawione w formie graficznej (Wykres 1). Widzimy, e zale no jest
prawie idealnie liniowa, współczynnik dopasowania liniowego wynosi 99,96 %. Wykres ten mógłby posłu y
np. do sporz dzania roztworów cukru o okre lonym współczynniku załamania lub okre lonym st eniu po
zamianie danych na osiach.
Współczynnik kierunkowy wyznaczonego trendu wyniósł 0,1386 i jest to tzw. inkrement
współczynnika załamania wiatła. Natomiast wyraz wolny trendu jest współczynnikiem załamania wiatła w
rozpuszczalniku czyli w naszym przypadku wody i wyosi nwH2O = 1,3427.
Otrzymane wyniki mogliby my spróbowa porówna z tablicami, jednak nie wiemy jaka temperatura
panowała w laboratorium podczas wykonywania wiczenia. Jedyne co jeszcze mo emy powiedzie o
otrzymanych warto ciach wynika z faktu, e pomiary wykonywane były przy zapalonym wietle górnym (gdy
dopiero wtedy widoczna podziałka refraktometru, lampka sodowa nie o wietlała jej dostatecznie), co mogło
negatywnie wpłyn na otrzymane wyniki.
Posługiwanie si refraktometrem Abbego wymaga stosowania wiatła monochromatycznego, gdy przy
stosowaniu wiatła białego wyst puje zjawisko rozszczepienia wiatła, czyli dyspersji. K t graniczny jest dla
ka dej długo ci fali inny, dlatego otrzymana linia graniczna jest rozmyt smug o barwach t czy. W naszym
przypadku głównym ródłem wiatła była w/w lampka sodowa, jednak zauwa yli my niewielki wpływ górnego
o wietlenia na lini graniczn , której nie regulowali my kompensatorem, co zapewne miało wpływ na
otrzymane pomiary.

1,38
1,375
y = 0,1386x + 1,3427
R2 = 0,9996
1,37
1,365
1,36
1,355
9% 11% 13% 15% 17% 19% 21% 23% 25%
st enie
Wykres 1. Zale no nw = f(st).

współczynnik załamania wiatła