Wyznaczanie współczynnika załamania światła dla cieczy

za pomocą refraktometru Abbego.

W doświadczeniu tym wykorzystywany będzie wspomniany już refraktometr Abbego i badane roztwory. Ponadto potrzebne będą: lampa stołowa, pipety oraz szmatka do wycierania pryzmatów.

Do przeprowadzenia naszego doświadczenia wymagana jest znajomość następujących praw i pojęć:

• Prawo załamania światła (prawo Snella) - każdemu kątowi padania α odpowiada inny kąt załamania β, ale stosunek sinusów obydwóch kątów ma stałą wielkość dla danej pary ośrodków i dla danej długości fali światła:

• Pojęcie bezwzględnego współczynnika załamania - wyraża się jako stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w danym ośrodku:

Bezwzględny współczynnik załamania jest zawsze większy od jedności, ponieważ właśnie w próżni prędkość światła jest największa.

• Pojęcie względnego współczynnika załamania - wyraża załamanie światła na granicy dwóch ośrodków materialnych - jest to stosunek bezwzględnych współczynników załamania właśnie tych ośrodków:

• Pojęcie dyspersji - zjawisko, w wyniku którego następuje rozczepienie światła białego.

• Pojęcie kompensacji dyspersji - ma ono miejsce w refraktometrze dzięki układowi dwóch pryzmatów - powodują one, że promienie czerwony i fioletowy doznają odchylenia w przeciwnych kierunkach, natomiast światło żółtej linii sodu nie odchyla się w ogóle. Rezultatem jest widmo widziane na wprost, które daje pryzmat.

• Pojęcie całkowitego odbicia wewnętrznego - zachodzi ono przy kącie granicznym. Promienie, które biegną z ośrodka optycznie gęstszego do rzadszego odchylają się od prostopadłej tym bardziej, im większy jest kąt padania α. Kąt załamania osiąga 90^O przy pewnym kącie α_g, czyli tzw. kącie granicznym - wtedy promień nie przechodzi do ośrodka optycznie rzadszego. Tak więc - przy kącie granicznym oraz przy większych kątach padania promienie ulegają całkowitemu odbiciu.

Pomiary:

Zależność współczynnika załamania od stężenia roztworu w temperaturze pokojowej (błąd δn=0,001).

Stężenie roztworu wodnego gliceryny (Cp)	Współczynnik załamania (n)
woda	1,333
10 %	1,351
30 %	1,373
50 %	1,403
70 %	1,430

Zależność współczynnika załamania od temperatury dla roztworu gliceryny o stężeniu 70% (błąd δT=1, δn=0,001).

Temperatura (T [C])	Współczynnik załamania (n)
32	1,430
40	1,428
45	1,427
50	1,427
55	1,426
60	1,426

Wnioski po przeprowadzeniu doświadczenia:

Z dokonanych pomiarów wynika, iż mamy tu do czynienia z liniową zależnością bezwzględnego współczynnika załamania światła od stężenia roztworu wody i gliceryny (uwzględniając oczywiście dopuszczalną granicę błędu).

Natomiast jeśli chodzi o zależność współczynnika załamania światła od temperatury dla roztworu gliceryny o stężeniu procentowym=70% - możemy stwierdzić, iż wraz z ogrzewaniem badanego roztworu współczynnik załamania bardzo nieznacznie maleje.

---