Sprawozdanie z Fizyki

AUTOR: Jacek Szajer

Wydział IZ

Informatyka, I rok

DATA WYKONANIA: 14.11.1996r.

NUMER ĆWICZENIA: 75

TEMAT: Wyznaczanie współczynnika załamania cieczy i ciał stałych.

PRZYRZĄDY:

 refraktometr Abbego

 mikroskop

 szkiełka, badane ciecze itp.

TABELE POMIAROWE:

Tabela 1. Pomiar refraktometrem Abbego.

Substancja	n	n	n [%]
woda destylowana	1,333(0)	0,0005	0,04 %
roztwór 40%	1,420(0)	0,0005	0,04 %
roztwór 80%	1,501(0)	0,0005	0,04 %
roztwór 100%	1,506(0)	0,0005	0,04 %

Uwaga: Dla każdej substancji przeprowadzono więcej niż jeden pomiar, ale odchyłka wyników nie wystąpiła

Tabela 2. Pomiar za pomocą mikroskopu

Substancja	poł. I	poł. II	poł. III	d	h	n	n	n [%]
	0	(1) 88	(1) 262
	0	(2) 88	(2) 262
szkło	0	(3) 87	(3) 262	262	174	1,51	0,02	1%
	0	(śr.) 87,7	(śr.) 262
	0	() 0,6	() 0
	0	(1) 13	(1) 44
	0	(2) 13	(2) 44
woda	0	(3) 13	(3) 44	44	31	1,42	0,08	6%
	0	(śr.) 13	(śr.) 44
	0	() 0	() 0
	0	(1) 25	(1) 85
roztwór	0	(2) 25	(2) 85
	0	(3) 25	(3) 86	86	61	1,41	0,04	3%
40%	0	(śr.) 25	(śr.) 85,3
	0	() 0	() 0,6
	0	(1) 22	(1) 56
roztwór	0	(2) 22	(2) 56
	0	(3) 22	(3) 56	56	34	1,65	0,08	5%
80%	0	(śr.) 22	(śr.) 56
	0	() 0	() 0
	0	(1) 30	(1) 78
roztwór	0	(2) 30	(2) 78
	0	(3) 30	(3) 78	78	48	1,63	0,06	4%
100%	0	(śr.) 30	(śr.) 78
	0	() 0	() 0

WYKORZYSTANE WZORY:

n=d/h

n=(d/d+h/h)n

sigma=...

PRZYKŁADY OBLICZEŃ:

DYSKUSJA BŁĘDÓW:

Podczas pomiarów refraktometrem Abbego jako błąd n przyjęto połowę wartości działki elementarnej (zgodnie z poleceniem zawartym w podręczniku). Ponieważ jednak dokładność wynikająca z samego faktu odczytu była dwukrotnie mniejsza (1 działka elementarna), to należało albo błąd zaokrąglić do jednej działki, albo też ostatnią cyfrę wyniku podać jako "niepewną", co też uczyniono. Z tego powodu w tabelce pojawił się np. zapis 1,501(0) oznaczający wartość 1,5010 z zastrzeżeniem, że ostatnia cyfra nie zawsze musi odpowiadać prawdzie.

Podczas pomiarów z wykorzystaniem mikroskopu za błędy d i h przyjęto 1 jednostkę (czyli w praktyce 0,01mm), gdyż rozrzut wyników był niewielki i odchylenie standardowe było zawsze mniejsze, niż ten błąd (maksymalnie 0,6 jednostki). Należy tu jednak zaznaczyć, że pojęcie "ostrość obrazu", którego stosowanie było niezbędne w trakcie ćwiczenia, miało tutaj charakter nieco umowny, gdyż w słabym oświetleniu ostrość zależała w znacznym stopniu od subiektywnych odczuć osoby przeprowadzającej pomiar. Rzeczywiste błędy były więc z pewnością znacznie większe niż te założone, ale jednocześnie trudne do oszacowania.

Błąd współczynnika załamania policzono korzystając ze wzoru na pochodną logarytmiczną (gotowy wzór był w skrypcie).

WNIOSKI:

Po przeprowadzeniu pomiarów i analizie wyników z całkowitym przekonaniem można stwierdzić, że znacznie lepsze, prostsze i dokładniejsze okazały się pomiary z wykorzystaniem refraktometru Abbego. Błąd był znikomy, pomiary stosunkowo szybkie i proste, wyniki odpowiadające rzeczywistości. Jeśli chodzi natomiast o pomiary mikroskopowe, to tutaj sytuacja wygląda zupełnie odmiennie. Pomijając nawet fakt zużycia znacznie większych ilości badanych cieczy (często może to być istotne) należy zauważyć, że uzyskane wyniki (z wyjątkiem pomiaru n dla szkła) są delikatnie mówiąc "dziwne". Przyczyna tkwi najprawdopodobniej w zasadzie, na jakiej opierały się te pomiary, zasadzie poprawnej i praktycznej właściwie tylko dla ciał stałych (np. dla szkła). Otóż problem zaczynał pojawiać się podczas ustalania poł. II, czyli po nalaniu cieczy do naczynia. Z jednej strony w naczyniu pozostawała pewnej grubości warstewka innej substancji (mogło to mieć znaczny wpływ na wynik), gdyż ze względu na kształt naczynia i stosowane do badania ciecze (tłusta gliceryna) nie było możliwe dokładne jego umycie, a z drugiej po nalaniu cieczy z powodu występującego napięcia powierzchniowego nie rozpływała się ona równomierną warstwą po całym naczyniu. Natomiast po posypaniu powierzchni pyłkiem ciecz rozpływała się po naczyniu (mogło to być spowodowane zarówno zmianą napięcia powierzchniowego, jak i np. wstrząsem wywołanym dotknięciem łopatką z pyłkiem do krawędzi naczynia). W efekcie zmierzona i już ustalona wartość położenia II ulegała zmianie (ściśle mówiąc zmniejszała się), w wyniku czego wartość ilorazu d/h była zawyżona. Sytuacja powyższa była tym gorsza, im gęstsza była badana ciecz.

Dodatkowo na niekorzyść tej metody świadczy fakt, że nawet teoretycznie policzone błędy są wielokrotnie wyższe, niż przy metodzie pierwszej.

---