Wyznaczanie współczynnika załamania światła refraktometrem Abbego

Wykonał

Kamil Adamaszek

1.Wprowadzenie - opis ćwiczenia.

Ćwiczenie polegało na wyznaczeniu przy użyciu refraktometru Abbego współczynników załamania światła dla wodnych roztworów gliceryny a następnie na sporządzeniu zależności tego współczynnika od stężenia danego roztworu . Przy przejściu przez granicę dwóch ośrodków światło zmienia swój kierunek ruchu . Zjawisko to, nazywane załamaniem światła zostało przedstawione na poniższym rysunku.

Załamanie światła na granicy dwóch ośrodków

Promień biegnący ze środowiska 1 doznaje załamania na granicy AB. Kąt zawarty między promieniem padającym a prostopadłą do granicy dwóch ośrodków , nazywa się kątem padania .

Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla danej pary ośrodków wielkością stałą . Wartość tego stosunku nazywa się współczynnikiem załamania . Współczynnik załamania można również wyrazić przez stosunek prędkości rozchodzenia się światła w tych ośrodkach :

gdzie: n - względny współczynnik załamania ośrodka 2 względem ośrodka 1

V₁-V₂ - prędkość światła w odpowiednich ośrodkach .

2. Opis przyrządu pomiarowego

Podstawowym elementem przyrządu jest pryzmat refraktometryczny . Nad pryzmatem refraktometrycznym znajduje się pryzmat nakrywkowy , zwany również oświetlającym . Podczas pomiaru wiązka promieni świetlnych zostaje

skierowana do pryzmatu oświetlającego. Wiązka załamana na płaszczyźnie pomiarowej przedostaje się do wnętrza kadłuba refraktometru. Po przejściu przez pryzmat kierujący , promienie trafiają do zespołu pryzmatów Amiciego. Obrót pryzmatów Amiciego powoduje rozczepienie światła białego. Badana ciecz jest ośrodkiem optycznie rzadszym w porównaniu ze szkłem pryzmatów ,dlatego wszystkie promienie świetlne mogą przejść do pryzmatu refraktometrycznego .Działanie refraktometru Abbego oparte jest na wykorzystaniu zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia.

3. Wykonanie ćwiczenia.

1.Między oczyszczone powierzchnie pryzmatów wprowadzono badaną ciecz .

2.Oświetlono pryzmat nakrywkowy.

3.Poprzez obrót pryzmatów Amici'ego pokrętłem z prawej strony przyrządu doprowadzono do powstania wyraźnej granicy między dwoma oświetlonymi częściami pola widocznego w okularze.

4. Pokrętłem z lewej strony przyrządu przesuwano linię graniczną pola widzenia do punktu przecięcia dwu skrzyżowanych nici widocznych w polu widzenia okularu.

5.Okienko ze zwierciadłem ustawiono tak , aby w polu widzenia okularu widoczna była skala refraktometru . Skala ta znajduje się poniżej pola oświetlonego .Położenie nici pajęczej na skali określa wartość współczynnika załamania badanej cieczy.

4. Obliczenia

Δc_10% = 0,005 * 10% = ±0,5%

Δc_20% = 0,005 * 20% = ±1%

Δc_30% = 0,005 * 30% = ±1,5%

Δc_40% = 0,005 * 40% = ±2%

Δc_50%=0,005 *50%= ±2,5%

Δc_60% = 0,005 * 60% = ±3%

Δc_70% = 0,005 * 70% = ±3,5%

Δc_80% = 0,005 * 80% = ±4%

Δc_80% = 0,005 * 90% = ±4,5%

Niepewność wzorowania refraktometru wynosi u_d(n) = 1 * 10^-3

Δe_n = 0,001

u(c) = 0,005 c

6. Wnioski końcowe.

Pomiary współczynnika załamania zastały przeprowadzone dla wody destylowanej oraz dla wodnych roztworów gliceryny. Stężenie roztworu gliceryny zmienia się w przedziale od 0 do 90 % . Przeprowadzone pomiary wykazały ,że współczynnik załamania światła zależy od stężenia badanego roztworu. Jego wartość jest tym większa ,im dany roztwór jest gęstszy. Dlatego też dla wody destylowanej wartość współczynnika załamania światła była najmniejsza pośród pozostałych sprawdzanych roztworów o większej gęstości.

Po wykreśleniu zależności współczynnika załamania światła od stężenia z wykresu można odczytać gęstość roztworów nieznanych X i Y .Otrzymane wartości współczynników załamania dla tych substancji wskazują , że stężenie roztworu X kształtuje się w granicach 80%, natomiast stężenie roztworu Y wynosi 31%.

---