Magdalena Senko 24.03.2006r.

ochrona środowiska

I rok, gr. II B

zespół 5

Ćwiczenie 3

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA ŚWIATŁA

ORAZ NIEZNANYCH STĘŻEŃ ROZTWORÓW NaCl

ZA POMOCĄ REFRAKTOMETRU ABBEGO.

Cel ćwiczenia: Praktyczne zapoznanie się z techniką pomiarów refraktometrycznych.

Teoria:

Promienie świetlne - linie, wzdłuż których rozchodzi się energia promienista.

Podstawowe prawa optyki geometrycznej:

• Promienie - padający, odbity i załamany oraz normalna padania leżą w tej samej płaszczyźnie.

• Kąt padania jest równy kątowi odbicia.

• Stosunek sinusa kąta padania α do sinusa kąta załamania β równa się stosunkowi prędkości rozchodzenia się światła w ośrodku pierwszym. (v₁) do prędkości rozchodzenia się światła w ośrodku drugim (v₂).

n₂₁ = n₂ / n₁ = sin α / sin β = v₁ / v₂

n_1,n₂ - bezwzględny współczynnik załamania światła odpowiednio dla ośrodka 1 i 2 (wyznaczone względem próżni)

n₂₁ - współczynnik załamania ośrodka drugiego względem pierwszego - jest to wielkość stała dla danych dwóch ośrodków i danego rodzaju promieniowania w danej temperaturze.

Współczynnik załamania światła - jest parametrem makroskopowym, charakteryzującym całą składającą się z bardzo dużej ilości cząsteczek badaną substancję. Jeżeli badaną substancją jest roztwór, to współczynnik załamania zależy od stężenia tego roztworu.

W ośrodku materialnym prędkość światła, a co za tym idzie współczynnik załamania światła są uzależniane od długości fali światła padającego. Wraz ze wzrostem długości fali współczynnik załamania maleje. Zależność ta powoduje, że przy przejściu światła białego przez granicę dwóch ośrodków następuje refrakcja (załamanie) oraz dyspersja (rozszczepienie). Bezwzględne współczynniki załamania światła podawane są w tablicach fizycznych dla określonej długości fali np.: λ = 589 nm odpowiadającej żółtej linii sodu.

W przypadku gdy promień świetlny przechodzi z ośrodka pierwszego do drugiego i załamuje się pod kątem mniejszym od kąta padania (α>β) to ośrodek drugi przyjęto nazywać optycznie gęstszym, a ośrodek pierwszy optycznie rzadszym (n₁>n₂).

Rys 1: Odbicie i załamanie promieni świetlnych.

Jeżeli światło przechodzi ze środowiska o większej gęstości optycznej do środowiska o mniejszej gęstości optycznej to ulega załamaniu pod kątem większym od kąta padania. Kąt padania (w środowisku optycznie gęstszym), któremu odpowiada kąt załamania równy 90⁰ (w środowisku optycznie rzadszym) nazywa się kątem granicznym α_g

Rys 2: Obraz widoczny w okularze lunety po skierowaniu jej na promienie załamane.

Gdy kąty padania są większe od kąta granicznego (α_g) światło nie ulega załamaniu (nie przechodzi od ośrodka rzadszego), a następuje tylko jego całkowite wewnętrzne odbicie. Natomiast dla promienia świetlnego padającego pod kątem granicznym wzór na współczynnik załamania przyjmuje postać:

n = sin 90⁰/sin α_g = 1/sin α_g

Stąd wnioskujemy, że wartość współczynnika załamania jest funkcją kąta granicznego  n = f (α_g ) .

---