Wyznaczanie zależności współczynnika załamania światła od stężenia roztworu za pomocą refraktometru Abbego

(ćwiczenie nr 64)

1. WSTĘP

Cele ćwiczenia:

• wyznaczenie zależności n(C)

• wyznaczenie stężenia roztworu na podstawie pomiarów wykonanych na roztworach

o znanych stężeniach.

W tym doświadczeniu bezwzględny współczynnik załamania światła n wyznaczany jest przy pomocy refraktometru, dzięki zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia. Zachodzi ono w przypadku, gdy promień świetlny przechodzi z ośrodka o większej wartości współczynnika n (optycznie gęstszego) do ośrodka o mniejszej wartości n (optycznie rzadszego).

Dla kątów padania mniejszych od tzw. kąta granicznego światło ulega zarówno odbiciu jak i załamaniu. Dla kątów padania większych od kąta granicznego światło nie ulega załamaniu i zachodzi wyłącznie odbicie. Promień świetlny padający pod kątem granicznym ulega załamaniu i dalej biegnie równolegle do granicy dwóch ośrodków.

2. 
   OBLICZENIA

Wykres zależności współczynnika załamania światła n_i od stężenia C roztworu.

Na podstawie wykresu można stwierdzić, iż roztwór C_x miał stężenie równe ok. 0,165 g/cm³ (1,65 ∙ 10^-4 kg/m³).

Kąt graniczny dla każdego z badanych roztworów (oraz dla wody destylowanej) liczony według wzoru:

α_g = sin^-1 (gdzie n_śr - średnia wartość współ. załamania obliczona z trzech pomiarów)

	nśr	αg
1	1,3324	48,64˚
2	1,3394	48,3˚
3	1,3460	47,98˚
4	1,3520	47,7˚
5	1,3579	47,43˚
6	1,3630	47,2˚
7	1,3681	46,97˚
8	1,3530	47,65˚

3. BŁĘDY

c [g/cm^3]	Δc [g/cm^3]	Błąd względny	Bł. wzgl. procentowy
0	0,0025	-	-
0,050	0,0025	0,05	5%
0,100	0,0025	0,025	2,5%
0,150	0,0025	0,017	1,7%
0,200	0,0025	0,013	1,3%
0,250	0,0025	0,01	1%
0,300	0,0025	0,0083	0,83%
Cx = 0,165	0,01	0,061	6,1%

n	Δn	Błąd względny	Bł. wzgl. procentowy
1,3324	0,0005	0,00038	0,038 %
1,3394	0,0005	0,00037	0,037 %
1,3460	0,0005	0,00037	0,037 %
1,3520	0,0005	0,00037	0,037 %
1,3579	0,0005	0,00037	0,037 %
1,3630	0,0005	0,00037	0,037 %
1,3681	0,0005	0,00037	0,037 %
1,3530	0,0005	0,00037	0,037 %

4. WYNIK DOŚWIADCZENIA. WNIOSKI.

Współczynnik załamania światła rośnie liniowo wraz ze wzrostem stężenia roztworu gliceryny. Dokładnośc pomiaru n przy użyciu refraktometru Abbego jest wysoka - wartość n dla wody jest równa 1,3324 +/- 0,0005 i zgadza się z najczęściej podawaną wartością - 1,33.

Na podstawie wykresu zależności n(C) można stwierdzić, że ostatni z badanych roztworów miał stężenie ok. 0,165 g/cm³ +/- 0,01 g/cm³.

7/7

---