Kuziel Paweł	WEAiI kierunek Elektrotechnika	Grupa:101B	Zespół: 1
Ćwiczenie nr: O1	Wyznaczanie współczynnika załamania cieczy metodą refraktometru Abbego.
Data: 9.V.2006r.	Ocena:

Wstęp teoretyczny:

REFRAKTOMETR, przyrząd do pomiaru współczynnika załamania światła różnych substancji; stosowany m.in. do identyfikacji związków organicznych oraz wykrywania zanieczyszczeń.

Gdy promień świetlny biegnie z ośrodka optycznie rzadszego do optycznie gęstszego, np. z powietrza do wody, wówczas ulega on załamaniu , zbliżając się w ośrodku gęstszym ku normalnej. W przypadku biegu odwrotnego promień załamany oddala się od normalnej (zasada odwracalności biegu promieni). Przyczyną załamania jest zmiana prędkości światła przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego. Okazuje się, że różnym kątom padania
₁ ,
₂,
₃, .. odpowiadają różne kąty załamania
₁,
₂,
₃, .. Istnieje jednak prawidłowy związek między różnymi kątami padania i załamania, wyrażony prawem SNELLIUSA:

Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla dwu danych ośrodków wielkością stałą, która nosi nazwę WSPÓŁCZYNNKIA ZAŁAMANIA n₂₁ OŚRODKA (2) WZGLĘDEM OŚRODKA (1). - gdy promień biegnie z ośrodka (1) do (2) .

Rozważania oparte na falowej naturze światła , poparte doświadczeniem, mówią, że współczynnik załamania wyraża się również stosunkiem prędkości światła w obu ośrodkach:

,

gdzie v¹ oznacza prędkość światła w ośrodku (1), v₂ - prędkość światła w ośrodku (2).

Przebieg ćwiczenia:

Wykonanie roztworów wodnych cukru 5%, 10% i 15% oraz obliczanie błędów stężeń tych roztworów:

Do obliczania stężeń roztworów wykorzystano wzór:

⇒

c - stężenie roztworu

m_c - masa cukru

m_w - masa wody

Do obliczania błędów stężeń wykorzystano wzór:

Δc - błąd stężenia

Δx - dokładność wagi

Δy - dokładność menzurki

x - masa użytego cukru

y - masa użytej wody

Przyjęto następującą dokładność przyrządów:

Δx = 0.002 g (dokładność wagi)

Δy = 0.5 g (dokładność menzurki)

Masę wody przyjęto: 30 g.

Roztwór 5% Roztwór 10%

Roztwór 15%

Pomiary i rachunek błędów:

Woda destylowana:

Lp.	Współczynnik załamania αo	αo - αśr	(αo - αśr)^2
1	1,333	0,00075	0,000000563
2	1,3325	0,00025	0,000000063
3	1,333	0,00075	0,000000563
4	1,3315	-0,00075	0,000000563
5	1,3325	0,00025	0,000000063
6	1,332	-0,00025	0,000000063
7	1,3315	-0,00075	0,000000563
8	1,331	-0,00125	0,000001563
9	1,333	0,00075	0,000000563
10	1,3325	0,00025	0,000000063
	αśr = 1,33225	0,00000463

0,00072

α = (1,33225
0,00072)

Roztwór cukru w wodzie o stężeniu 5%:

Lp.	Współczynnik załamania αo	αo - αśr	(αo - αśr)^2
1	1,339	0,00055	0,000000303
2	1,338	-0,00045	0,000000203
3	1,3385	0,00005	0,000000003
4	1,339	0,00055	0,000000303
5	1,337	-0,00145	0,000002103
6	1,3385	0,00005	0,000000003
7	1,339	0,00055	0,000000303
8	1,3385	0,00005	0,000000003
9	1,338	-0,00045	0,000000203
10	1,339	0,00055	0,000000303
	αśr = 1,33845	0,00000373

0,00064

α = (1,33845
0,00064)

Roztwór cukru w wodzie o stężeniu 10%:

Lp.	Współczynnik załamania αo	αo - αśr	(αo - αśr)^2
1	1,347	-0,0002	0,00000004
2	1,3465	-0,0007	0,00000049
3	1,347	-0,0002	0,00000004
4	1,3475	0,0003	0,00000009
5	1,348	0,0008	0,00000064
6	1,3475	0,0003	0,00000009
7	1,3475	0,0003	0,00000009
8	1,3475	0,0003	0,00000009
9	1,347	-0,0002	0,00000004
10	1,3465	-0,0007	0,00000049
	αśr = 1,3472	0,0000021

0,00048

α = (1,34720
0,00048)

Roztwór cukru w wodzie o stężeniu 15%:

Lp.	Współczynnik załamania αo	αo - αśr	(αo - αśr)^2
1	1,3525	0	0
2	1,353	0,0005	0,00000025
3	1,353	0,0005	0,00000025
4	1,3525	0	0
5	1,353	0,0005	0,00000025
6	1,352	-0,0005	0,00000025
7	1,353	0,0005	0,00000025
8	1,3525	0	0
9	1,352	-0,0005	0,00000025
10	1,3515	-0,001	0,000001
	αśr = 1,3525	0,0000025

0,00053

α = (1,35250
0,00053)

Wnioski:

Dokładność pomiarów zależy od czystości powierzchni pryzmatu. Pryzmat powinien być po każdym pomiarze dokładnie czyszczony. Błędy mogą być również spowodowane niedokładnym ustawieniem linii granicznej na skrzyżowaniu nici pajęczych. Przyczyną błędów może być też niedokładność podziałki. Lecz w większości przypadków głównym powodem błędów jest niedokładność obserwatora.

Analizując wyniki pomiarów można dojść do wniosku, że współczynnik załamania cieczy nieznacznie wzrasta wraz ze wzrostem stężenia cukru w roztworze.

1

5

1. ośrodek

optycznie

rzadszy

2. ośrodek

optycznie

gęstszy

1

₃

₂

₁

₁

Rys. załamanie światła na granicy dwóch faz.

₃

₂

2

3

3

2

1

---