fizyka 64, LEŚNICTWO SGGW, fizyka


  1. Cel ćwiczenia

Wyznaczenie zależności współczynnika złamania światła od stężenia roztworu za pomocą refraktometru Abbego.

Przy pomocy refraktometru Abbego należało wyznaczyć współczynnik załamania światła dla ośmiu roztworów gliceryny o różnych stężeniach.. Pomiar dokonywany był trzykrotnie dla każdego roztworu a następnie była obliczana średnia wartość owych pomiarów. Kolejnym etapem było wyznaczenie kąta granicznego dla każdego roztworu przy pomocy wzoru sin α= 1/n. Dzięki tablicom matematycznym odczytywany był wynik, czyli wielkość kąta granicznego dla poszczególnych wartości otrzymywanych z wzoru. Ostatnią czynnością było sporządzenie wykresu zależności współczynnika załamania światła od stężenia roztworu i na jego podstawie odczytanie stężenia roztworu „cx” dla wartości współczynnika n =1,346.

  1. Wstęp teoretyczny.

Refraktometr Abbego

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 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 podzielone jest na dwie części -- jasną i ciemną, oddzielone od siebie ostrą linią graniczną (oczywiście pod warunkiem użycia światła monochromatycznego). Przez ustawienie lunetki tak, aby umieszczony w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu krzyż znalazł się na linii granicznej, odczytać możemy wartość kąta granicznego a następnie obliczyć 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.
      Uniwersalny refraktometr Abbego, pozwala na użycie światła białego- dzięki dodatkowym kompensującym dyspersję urządzeniom. Za jego pomocą mierzy się współczynniki załamania substancji.

Przykładowy schemat refraktometru Abbego przedstawia rysunek.

0x01 graphic

Dyspersja to zjawisko polegające na rozszczepieniu wiązki światła składającej się z fal o różnych częstotliwościach na wyraźnie oddzielone od siebie fale. Przyczyną rozszczepienia światła jest zależność współczynnika załamania światła od częstotliwości fali świetlnej. Każdej barwie odpowiada inna częstotliwość fali. Ponieważ każda barwa ma inną częstotliwość fali, to każda załamuje się pod innym kątem, dzięki czemu mogą się rozdzielić. Strumień światła zawierający fale o takiej samej częstotliwości nazywamy światłem monochromatycznym (jednobarwnym). Dla światła monochromatycznego zjawisko dyspersji nie występuje.

Zachowanie się promieni świetlnych na granicy dwóch ośrodków opisują prawa odbicia i załamania światła .

  1. Promień padający , odbity i załamany oraz normalna

do powierzchni granicznej leżą w jednej płaszczyźnie .

  1. Kąt padania 0x01 graphic
    jest równy kątowi odbicia 0x01 graphic
    .

0x01 graphic

3. Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta

załamania jest wielkością stała :

0x01 graphic

gdzie n jest współczynnikiem załamania światła ośrodka 2 do którego promień wchodzi, względem ośrodka 1, z którego wychodzi .

Udowodniono dodatkowo, że współczynnik załamania wyraża się stosunkiem prędkości światła w obu ośrodkach .

n1,2 = v1 / v20x01 graphic

v1 - prędkość światła w ośrodku 1 , v2 - prędkość światła w ośrodku 2 .

  1. Obliczenia

Roztwór: Woda destylowana

Stężenie: 0 g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,332+1,332+1,332)/3= 1,332

Kąt graniczny: sin αg= 1/n

Sin αg= 1/1,332= 0,751 sin 0,751≈ 48o42'

Roztwór:1

Stężenie: 0,05 g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,339+1,339+1,339)/3= 1,339

Kąt graniczny: sin αg= 1/1,339= 0,747

Sin 0,747 ≈ 48 o24'

Roztwór:2

Stężenie: 0,1 g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,344+1,344+1,344)/3= 1,344

Kąt graniczny: sin αg= 1/1,344= 0,744

Sin 0,744 ≈ 48 o6'

Roztwór:3

Stężenie: 0,15 g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,349+1,350+1,349)/3= 1,349

Kąt graniczny: sin αg= 1/1,349= 0,741

Sin 0,741 ≈ 47 o48'

Roztwór:4

Stężenie: 0,2 g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,355+1,355+1,355)/3= 1,355

Kąt graniczny: sin αg= 1/1,355= 0,738

Sin 0,738 ≈ 47 o36'

Roztwór:5

Stężenie: 0,25 g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,359+1,359+1,359)/3= 1,359

Kąt graniczny: sin αg= 1/1,359= 0,736

Sin 0,736 ≈ 47 o24'

Roztwór:6

Stężenie: 0,3 g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,365+1,365+1,365)/3= 1,365

Kąt graniczny: sin αg= 1/1,365=0,733

Sin 0,733 ≈ 47 o6'

Roztwór:7

Stężenie: x g/cm3

Średni współczynnik załamania (n): (1,346+1,345+1,346)/3= 1,346

Kąt graniczny: sin αg= 1/1,346= 0,743

Sin 0,743 ≈ 48 o0'

  1. Wnioski i spostrzeżenia

Wartość współczynnika n zależy od stężenia roztworu. Wartość jego rośnie wraz ze wzrostem stężenia roztworu. Inaczej jest z wartością kąta granicznego- jest on odwrotnie proporcjonalny do współczynnika n, czyli wraz ze wzrostem stężenia roztworu i współczynnika załamania, wartość kąta granicznego maleje.

Dokonane pomiary za pomocą refraktometru pozwoliły również na określenie stężenia roztworu cx. Rysowanie wykresu zależności średniego współczynnika załamania światła dla roztworów o określonym stężeniu pozwoliło na odczytanie wyniku dla współczynnika o wartości 1,346- jest to roztwór o stężeniu 0,120 g/cm3

  1. Literatura

Fizyka od A do Z repetytorium; Andrzej Wasiak, Wydawnictwo Kram

http://www.bartekt0.siemce.pl/artykuly/abbe/abbe.html- refraktometr Abbego

3



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
zadanie 7 konspekt, LEŚNICTWO SGGW, fizyka
cw 64, Towaroznawstwo SGGW, Rok I, Semestr I, fizyka, Fizyka, Fizyka, Sprawozdania
p40, LEŚNICTWO SGGW, fizyka
52 sprawozdanie, LEŚNICTWO SGGW, fizyka
Wydział Leśny NS I st, LEŚNICTWO SGGW, IZL, Z dziennych
NAUKA, LEŚNICTWO SGGW, MATERIAŁY LEŚNICTWO SGGW, Produkcyjność Lasu
OPIS B, LEŚNICTWO SGGW, Urządzanie, EGZAMIN URZĄDZANIE, uzrądzanie z niezbędnika, Projekt 2 semestr,
Wskaźniki, LEŚNICTWO SGGW, Transport, Egzamin
olsza, LEŚNICTWO SGGW, hodowla1
Pielęgnowanie siewek i sadzonek w szkółce, LEŚNICTWO SGGW, choroby
ret.m, LEŚNICTWO SGGW, MATERIAŁY LEŚNICTWO SGGW, Inżynieria
sciaga hydro 6, LEŚNICTWO SGGW, MATERIAŁY LEŚNICTWO SGGW, hydrologia, Hydro DC
prod. 5, LEŚNICTWO SGGW, Produkcyjność
Podstawy fotogametri, LEŚNICTWO SGGW, MATERIAŁY LEŚNICTWO SGGW, od szatana, 3 rok
TRANSPORT B 1, LEŚNICTWO SGGW, MATERIAŁY LEŚNICTWO SGGW, Transport, TRANSPORT
PILARKI, LEŚNICTWO SGGW, MATERIAŁY LEŚNICTWO SGGW, Maszynoznawstwo, Ćwiczenia

więcej podobnych podstron