Fizyka 2 Laboratorium Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego
Sprawozdanie nr	II
Wykonał	Wdowiak Radosław / 162429
Data oddania
Sprawdzający	Dr inż. Piotr T. Sitarek
Ocena

ĆWICZENIE NR 75

WYZNACZENIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA METODĄ REFRAKTOMETRU ABBEGO

1. WSTĘP

   Refraktometr Abbego w najprostszym wykonaniu składa się z dwóch prostokątnych, pryzmatów ze szkła o dużym współczynniku załamania. Między te pryzmaty wprowadzamy kilka kropel badanej cieczy, której współczynnik załamania powinien być mniejszy niż współczynnik załamania szkła. Ciecz tworzy między przeciwprostokątnymi powierzchniami obu pryzmatów cienką, płasko-równoległą warstewkę, na którą padają pod różnymi kątami promienie wychodzące z pryzmatu 1. Część tych promieni ulega całkowitemu odbiciu na powierzchni cieczy, część zaś przechodzi dalej, przenika pryzmat 2 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 podzielone jest na dwie części - jasną i ciemną, oddzielone od siebie ostrą linią graniczną (pod warunkiem użycia światła monochromatycznego). Przez ustawienie lunetki tak, aby umieszczony w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu krzyż znalazł się na linii granicznej, odczytać możemy współczynnik załamania światła badanej cieczy. Posługiwanie się zwykłym refraktometrem Abbego wymaga stosowania światła monochromatycznego (zwykle żółtego światła sodu), 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.
W naszym przypadku zbadaliśmy współczynniki załamania dla podanej cieczy, oraz gliceryny o różnych stężeniach.

2.WYNIKI POMIARÓW

W tabeli 1 przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika załamania dla podanej cieczy. Przeprowadzono w tym celu dziesięć niezależnych prób.

Tabela 1.

próba	Współczynnik załamania
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

W tabeli 2 przedstawiono wyniki pomiarów współczynnika załamania dla gliceryny o różnych stężeniach.

Tabela 2.

Stężenie gliceryny	Współczynnik załamania
100 %	1,547
80 %	1,509
60 %	1,4649
40 %	1,4277
X % (nieznane)	1,4420

Na dołączonym wykresie 1 pokazano zależność współczynnika załamania od stężenia gliceryny.

3.WYNIKI KOŃCOWE

Korzystając z otrzymanych wyników należało obliczyć wartość średnią, średni błąd oraz błąd względny procentowy dla danej cieczy. Należało również wykonać wykres i odczytać z niego nieznane stężenie gliceryny.

Wartość średnia współczynnika załamania dla podanej cieczy została wyliczona wg wzoru

. Jej wynik to
.

Średni błąd pomiarowy został wyliczony za pomocą metody Studenta-Fishera
. Jego wynik to
=0,0028.

Błąd względny procentowy został wyliczony wg wzoru
. Jego wynik to e=0,0449 %.

Nieznane stężenie gliceryny, odczytane z wykresu wynosi X=48,5.

4.PRZYKŁADOWE OBLICZENIA

Wartość średnia:

Średni błąd:

t=1,059 -współczynnik Studenta-Fishera, dla poziomu ufności odchylenia standardowego i 10 prób;

 

Błąd względny procentowy:

0,0449 %

5.ANALIZA NIEPEWNOŚCI

  Wykorzystane w doświadczeniu przyrządy pomiarowe były niedokładne. Możliwy był też niezbyt precyzyjny odczyt wskazań refraktenometru oraz ustawienie krzyża na granicy półcienia. Należy też zwrócić uwagę na to, że pomimo czyszczenia powierzchni pryzmatu między kolejnymi próbami zaistniała możliwość wymieszania się substancji o różnych stężeniach. Wszystkie te czynniki ujemnie wpływają na dokładność pomiarów mierzonych wielkości. Mimo to obliczone błędy są stosunkowo małe, więc uzyskany wynik możemy uznać za zbliżony do rzeczywistego.

6.WNIOSKI

Pomimo błędów pomiarowych byliśmy w stanie z dużą dokładnością wyznaczyć współczynnik załamania dla podanej cieczy. Natomiast dokładne narysowanie wykresu pozwoliło nam odczytać nieznane stężenie gliceryny, jak również zobaczyć zależność między stężeniem właśnie a współczynnikiem załamania.

---