WOJCIECH MATUSZEWICZ
INFORMATYKA I ROK
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA
REFRAKTOMETREM ABBEGO.
OPIS PRZYRZĄDU
-----------------------------
Podstawowym elementem przyrządu jest pryzmat refraktometryczny. Poziome ustawienie płaszczyzny pomiarowej
zabezpiecza przed spływaniem cieczy z pryzmatu . Nad pryzmatem refraktometrycznym znajduje się pryzmat
nakrywkowy,zwany również oświetlającym . Podczas pomiaru wiązka promieni zostaje skierowana do pryzmatu oświetlającego
. Wiązka załamana na płaszczyźnie pomiarowej przedostaje się do wnętrz kadłuba refraktometru . Po przejściu przez pryzmat
kierujący , promienie trafiają do zespołu pryzmatów Amiciego . Obrót pryzmatów Amiciego powoduje rozczepianie światła
białego . Przez okular , znajdujący się w górnej części przyrządu obserwujemy skale oraz oświetlone pole mające kształt
prostokąta . Obrót pryzmatów Amiciego pozwala wydzielić w tym prostokącie dwa pola o różnym oświetleniu . Miara
dokładności przygotowania przyrządu do pracy jest jednobarwność oświetlenia tych pól oraz wyraźnie widoczna linia
graniczna miedzy nimi .Badana ciecz jest ośrodkiem optycznie rzadszym w porównaniu ze szkłem pryzmatów,dlatego
wszystkie promienie świetlne mogą przejść do pryzmatu refraktometrycznego . Kiedy kat padania zbliża się do kata prostego ,
wówczas kat załamania osiąga wartość kata granicznego .
OPIS ĆWICZENIA
----------------------------
Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynników załamania światła w roztworach gliceryny z wodą o różnych
stężeniach.Pomiary przeprowadzamy dla wody i roztworów gliceryny z wodą. Stężenia roztworów zmieniają się w zakresie od
10% do 80% . W skład zestawu pomiarowego wchodzą również dwie próbki roztworów o nieznanych stężeniach.
Badaną ciecz wprowadzamy pomiędzy powierzchnie pryzmatów refraktometru Abbego i oświetlamy pryzmat
nakrywkowy. Poprzez obrót pryzmatów Amiciego ustalamy wyraźną granicę pomiędzy dwoma widocznymi w okularze
oświetlonymi polami. Granicę pomiędzy polami ustawiamy na przecięciu dwu linii widocznych w okularze. Na skali odczytujemy
współczynnik załamania światła w badanej cieczy.
Zmierzone w ten sposób współczynniki załamania stanowią podstawę do wyznaczenia charakterystyki zależności
współczynnika załamania od stężenia roztworu. Z wykresu tej zależności możemy odczytać stężenie roztworów nieznanych,
po wyznaczeniu ich współczynników załamania.
Błąd wartości stężenia roztworu wynosi:
Dla poszczególnych stężeń błędy te wynoszą:
c10% = 10% * 0.05 = 0.5% c30% = 30% * 0.05 = 1.5% c50% = 50% * 0.05 = 2.5% c70% = 70% * 0.05 = 3.5% |
c20% = 20% * 0.05 = 1% c40% = 40% * 0.05 = 2% c60% = 60% * 0.05 = 3% c80% = 80% * 0.05 = 4%
|
Błąd odczytu współczynnika załamania wynosi:
gdzie:
i - numer pomiaru w serii;
N - liczba pomiarów w serii;
wsp1i - współczynnik załamania odczytany podczas I serii pomiarów;
wsp2i - współczynnik załamania odczytany podczas II serii pomiarów.
Dla naszych pomiarów poszczególne błędy wynoszą:
w10% = 0,003
w30% = 0,0017
w60% = 0
Błąd średni pomiarów wynosi:
Na podstawie wykresu możemy określić stężenia roztworów X i Y.
Stężenie roztworu X wynosi 28% , natomiast roztworu Y - 106%.
WNIOSKI
---------------
Celem ćwiczenia było wyznaczenie współczynnika załamania światła refraktometrem Abbego. Jak pokazuje wykres
zależności
współczynnik załamania jest proporcjonalny do stężenia procentowego roztworu .Wzrost stężenia
pociąga wzrost współczynnika załamania . Sporządzony wykres może stanowić podstawę do identyfikacji stężeń nieznanych
roztworów . Nieznane wartości stężeń wynoszą kolejno x=
,y=
. Ewentualne odchylenia współczynnika załamania
od wyraźnie wyznaczonego kierunku mogą być powodowane nieco kłopotliwym ustawieniem skrzyżowanej nici na rozmyte
granicy jasnego i ciemnego obszaru . Rozmycie to było większe dla mniejszej ilości cieczy znajdującej się miedzy układem
pryzmatów i mogło powstać na wskutek parowania .