nr ćwicz. 308	data 21.10.11	--	Wydział Elektryczny	Semestr I	grupa ---
prowadzący prof. dr ---			przygotowanie	wykonanie	ocena

Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania światła dla cieczy za pomocą refraktometru Abbego.

1. Podstawy teoretyczne:

Prawo załamania światła (Snella).

Promień świetlny na granicy dwóch ośrodków (optycznie gętszego i optycznie rzadszego) ulega załamaniu tworząc w ośrodku gęstszym mniejszy kąt z normalną do powierzchni niż w ośrodku rzadszym. Przy tym zjawisku wyróżniamy kąt padania oraz kąt załamania promienia świetlnego. Stosunek sinusów obu tych kątów jest wielkością stałą dla danej pary ośrodków i danej długości fali świetlnej.

n1, n2 bezwzględne współczynniki załamania światła w ośrodkach.

Bezwzględny współczynnik załamania światła określony jest stosunkiem prędkości światła w próżni c do prędkości światła w danym ośrodku v.

Ze względu na to, że prędkość światła jest największa w próżni, bezwzględny współczynnik załamania światła jest dla wszystkich ośrodków materialnych większy od jedności. Załamanie światła na granicy dwóch ośrodków materialnych jest określone ich względnym współczynnikiem załamania

W praktyce często przyjmuje się, że powietrze ma współczynnik załamania bardzo bliski wartości dla próżni (n=1).

Zależność współczynnika załamania światła od długości fali.

Ponieważ kąt w między promieniem świetlnym w drugim ośrodku a normalną do granicy ośrodków zależy od długości fali, zatem również wartość współczynnika załamania zależy od długości fali. Z tego względu załamanie w odróżnieniu od odbicia moze być wykorzystane do rozłożenia wiązki światła na składowe o róznych długościach fali ( w tym ćwiczeniu efekt niepożądany).

Całkowite wewnętrzne odbicie.

Promienie biegnące z ośrodka optycznie gęstszego do ośrodka optycznie rzadszego odchylają się od normalnej tym bardziej, im większy jest kąt padania a. Dla pewnej jego wartości promień świetlny nie wchodzi nawet do drugiego ośrodka "ślizgając się" po powierzchni granicznej. Co zgodnie z prawem Snella daje:

Przy dalszym zwiększaniu wartości kąta padania promień zaczyna odbijać się od powierzchni granicznej wracając do ośrodka pierwszego

2. Wyniki pomiarów:

Zależność współczynnika załamania od stężenia roztworu w temperaturze 20°C.,

Δ n = ± 0,001, Δt = ± 0,1°C

Rodzaj roztworu	Stężenie procentowe	współczynnik załamania, n
Woda	0%	1,331
gliceryna	100%	1,473
gliceryna	10%	1,348
gliceryna	30%	1,365
gliceryna	50%	1,393
gliceryna	70%	1,425
gliceryna	x%	1,351

Wykres zależności współczynnika załamania światła od stężenia roztworu w temp. 20°C stanowi ZAŁĄCZNIK1 do sprawozdania.

Powyższa zależność jest liniowa dlatego na podstawie wykresu możemy określić stężenie procentowe roztworu X, wynosi ono ≈ 17[%]

Zależność współczynnika załamania od temperatury dla roztworu gliceryny o stężeniu 70%.

Δ n = ± 0,001, Δt = ± 0,1°C

Temperatura, t [°C]	20	25	30	35	40	45	50	50	55
Współczynnik załamania, nD	1,425	1,423	1,423	1,422	1,421	1,420	1,419	1,418	1,416

Wykres zależności współczynnika załamania od temperatury dla roztworu gliceryny 70%-owej przedstawia ZAŁĄCZNIK2 do sprawozdania.

Wnioski.

Przeprowadzone pomiary wykazują, w granicach błędu, liniową zależność bezwzględnego współczynnika załamania od temperatury dla roztworu gliceryny o stężeniu procentowym=70%. Można zatem przyjąć, że dla każdej wartości stężenia w/w roztworu zależność ta będzie liniowa.

Patrząc na pierwszy wykres nasuwa się pytanie, dlaczego prosta nie przecięła prostokątów błędów. Wydaje mi się, że spowodowane to zostało przeprowadzeniem tylko jednego pomiaru danej wartości, przez co pominięty został błąd przypadkowy popełniany przy dokonywaniu pomiarów. Za wartość błędu przyjęto więc błąd systematyczny wynikający z jakości urządzenia, co nie uwzględnia rzeczywistości. Wartość błędu zależy od czystości powierzchni pryzmatów (trzeba uważać, aby płyny o różnym stężeniu nie mieszały się ze sobą) oraz od dokładności odczytu pomiarów na refraktometrze (duże znaczenie mają indywidualne właściwości oka obserwatora).

---