Data: 18.10.2011	Szatka Anna	Ocena:
Zarządzanie i inżynieria produkcji rok I L7	Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą refraktometru Abbego
I Wstęp Celem ćwiczenia jest wyznaczenie współczynnika załamania światła w cieczy o różnym stężeniu. W tym celu stosuję refraktometr Abbego oraz wodę i 10 roztworów o różnym stężeniu, w tym dwa: X i Y o nieznanych stężeniach. Podczas ćwiczenia wykażę też zależność pomiędzy stężeniem cieczy a współczynnikiem załamania światła. II Część teoretyczna Zjawisko załamania światła to zmiana kierunku ruchu promienia świetlnego przy przechodzenia przez granicę dwóch ośrodków, z jednego ośrodka do drugiego. Współczynnik załamania światła wyliczamy ze wzoru: , gdzie n - współczynnik załamania światła, V1 i V2 to prędkości światła w poszczególnych ośrodkach. Wykorzystany w ćwiczeniu refraktometr Abbego to przyrząd wykorzystujący całkowite wewnętrzne odbicie i dzięki temu pozwala na wyznaczenie współczynnika załamania światła dla cieczy. III Tabela pomiarów Stężenie roztworu c [%] Odczytany współczynnik załamania światła [n] w każdej serii pomiarów Średnia wyników poszczególnych pomiarów n1 n­2 n3 nśr 0 (H2O) 1,333 1,333 1,333 1,333 10 1,35335 1,354145 1,35615 1,355 20 1,35515 1,382305 1,37426 1,371 30 1,3618 1,393365 1,375265 1,377 40 1,384315 1,384315 1,38331 1,384 50 1,398354 1,39839 1,39839 1,398 60 1,413465 1,413465 1,413465 1,413 70 1,4657 1,45867 1,449635 1,458 80 1,469715 1,452645 1,45867 1,460 Y 1,365205 1,36521 1,36521 1,365 X 1,454655 1,455655 1,454655 1,455 IV Obliczenia Współczynnik załamania światła nśr wyliczam ze wzoru na średnią arytmetyczną: (n1 + n2 + n3)/3=nśr. Zgodnie z niepewnością pomiaru wyniki zapisuję z dokłądność 0,001 jednostki. Dla H2O wynik jest następujący: (1,333+1,333+1,333)/3=1,333. Dla roztworu o stężeniu 40% wynik jest następujący: (1,384315+1,384315+1,38331)/3=1,38398≈1,384. Dla roztworu X wynik jest następujący: (1,454655+1,455655+1,454655)=1,454988≈1,455. V Rachunek niepewności Niepewność stężenia (dokładność stężenia): n(c) = 0,06 * c n(0) = 0,06*0 = 0 n(10) = 0,06*10 = 0,6 => c = 10% ± 0,6 n(20) = 0,06 *20 = 1,2 => c = 20% ± 1,2 n(30) = 0,06*30 = 1,8 => c = 30% ± 1,8 n(40) = 0,06*40 = 2,4 => c = 40% ± 2,4 n(50) = 0,06 *50 = 3 => c = 50% ± 3 n(60) = 0,06*60 = 3,6 => c = 60% ± 3,6 n(70) = 0,06*70 = 4,2 => c = 70% ± 4,2 n(80) = 0,06*80 = 4,8 => c = 80% ± 4,8 n(X) = 0,06*X = ? n(Y) = 0,06*Y = ? Niepewność pomiaru: ∆dn= 0,001 Niepewność eksperymentatora: ∆en= 0,001 Niepewność standardowa wartości średniej: u(n) = (n1 - n)^2 (n2 - n)^2 (n3 - n)^2 u(ni) 0% 0 0 0 0 10% 0,0000027 0,00000073 0,000001325 0,003 20% 0,0002512 0,0001278 0,00001063 0,008 30% 0,000231 0,0002678 0,000003 0,009 40% 0,000000099 0,000000099 0,00000047 0,006 50% 0,000000125 0,00000015 0,00000015 0 60% 0,00000021 0,00000021 0,00000021 0 70% 0,0000593 0,00000045 0,0000699 0,005 80% 0,0000944 0,000054 0,00000177 0,005 Y 0,000000042 0,000000044 0,000000044 0 X 0,00000012 0,00000043 0,00000012 0,001 Niepewność średnia pomiarów: , gdzie ∆w to niepewność średnia, ∆wi to suma u(ni), N to liczba wyników średnich wszystkich pomiarów współczynnika załamania światła (za wyjątkiem tych dla nieznanych stężęń X iY) ∆wi = 0,036 N = 9 ∆w = 0,004 VI Wykresy Zgodnie z funkcją liniotrendu w Excelu moja funkcja ma postać: y = 0,0015x + 1,3329 - można według niej obliczyć nieznane stężęnia X i Y. Wynoszą one: X = 81,4% ± 4,9% Y = 21,4 ± 1,3% VII Wnioski Przeprowadzone ćwiczenie wykazało zależność między współczynnikiem załamania światłą a stężęniem roztworów wykorzystywanych w pomiarach. Im wyższe było stężenie roztworu w granicy od 0% do 80%, tym wyższy był współczynnik załamania światła - od 1,333 do 1,46. Dzięki wykazanej zależności było możliwe obliczenie nieznanych stężęń roztworów X i Y. Niepewność pomiarów wynika najprawdopodobniej z niedokładnego wykonania zadania wynikłych z problemów w uzyskaniem ostrej graniczy między ciemnym a jasnym obszarem widocznym w okularniku refraktometru. Wykres wskazuje na błędy w wynikach obliczania niepewności standardowej pomiaru współczynnika światła dla poszczególnych stężeń.

---