43 (zal)

43 (zal).doc
(160 KB) Pobierz
Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki
SPRAWOZDANIE
Temat: Pomiar współczynnika załamania światła
oraz wyznaczanie stężenia roztworów
metodą refraktometryczną.
Ćwiczenie nr 43
Zespół 4
Grupa 3
Katarzyna Kosiorek
Ilona Karwowska
Wiązka światła padając na granicę dwóch ośrodków przezroczystych o różnych
gęstościach optycznych, ulega załamaniu. Stwierdzono, że dla danych dwóch ośrodków w
niezmiennych warunkach fizycznych stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania
jest wielkością stałą, zwaną współczynnikiem załamania. Jest to prawo Snelliusa. Względny
współczynnik załamania ośrodka drugiego względem ośrodka pierwszego wyraża się wzorem:
Lub wzorem równoważnym:
Bezwzględny współczynnik załamania substancji jest to stosunek prędkości c światła w próżni
do prędkości fazowej v światła w danej substancji:
Względny współczynnik załamania ośrodka drugiego względem pierwszego wyraża się wzorem:
Prędkość fali elektro magnetycznej w ośrodku zależy od częstotliwości tej fali dlatego
współczynnik załamania światła jest funkcją częstotliwości, czyli światło o różnej barwie
padając na granicę dwóch ośrodków pod tym samym kątem ulega załamaniu pod różnym
kątem. Stąd wniosek, że:
Wartość współczynnika załamania jest związana z wieloma właściwościami fizycznymi i
fizykochemicznymi substancji, jak: przenikalność elektryczna i magnetyczna substancji,
polaryzowalność substancji, temperatura, ciśnienie itp. Według elektromagnetycznej teorii
światła współczynnik załamania wyraża się wzorem:
Dla przezroczystych dielektryków przenikalność magnetyczna jest równa praktycznie 1, stąd:
Prędkość światła w ośrodku zależy od temperatury stąd współczynnik załamania światła jest
funkcją temperatury T:
W roztworach współczynnik załamania zależy od stężenia C substancji w roztworze:
Znajomość współczynnika załamania dostarcza wielu informacji o składzie chemicznym i
strukturze badanej substancji. Z powyższych względów opracowano wiele metod
laboratoryjnych dokładnego wyznaczania współczynnika załamania światła oraz skonstruowano
liczne przyrządy do pomiaru współczynnika załamania światła, zwane refraktometrami.
Wyznaczenie współczynnika załamania za pomocą płytki półokrągłej jest oparte na
pomiarze kąta granicznego. Promień świetlny przechodząc z ośrodka optycznie gęstszego do
optycznie rzadszego ulega załamaniu „od prostopadłej”. Jeżeli zwiększymy kąt padania to
rośnie również kąt załamania, szybciej jednak niż kąt padania. Przy pewnym kącie padania kąt
załamania równa się 90. Kąt padania  nazywa się kątem granicznym. Promienie padające
pod kątem większym od kąta granicznego ulegają całkowitemu wewnętrznemu odbiciu i nie
przechodzą do drugiego ośrodka. Zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia jest szeroko
wykorzystywane do zmiany biegu promieni świetlnych.
Znając kąt graniczny dla danych dwóch ośrodków możemy obliczyć współczynnik
załamania ze wzoru:
g
Opis refraktometru:
Zasadniczym elementem refraktometru Abbego jest zespół dwóch pryzmatów. Do
odpowiednich obserwacji i odczytów służy lunetka. Działanie przyrządu jest oparte na zjawisku
całkowitego odbicia wewnętrznego, które jak wiemy zachodzi tylko przy przejściu światła z
ośrodka gęstszego do rzadszego, dlatego pryzmaty buduje się z substancji o możliwie dużym
współczynniku załamania, a można mierzyć nim ciecze (i ciała stałe), których współczynnik
załamania jest mniejszy. Częściej interesuje nas współczynnik załamania niż kąt graniczny,
więc skala przyrządu rzutowana na pole widzenia okularu podaje od razu wartości
współczynników załamania. Na drodze światła od pryzmatów pomiarowych do lunetki znajduje
się zwykle jeszcze układ dwóch pryzmatów Amici, kompensujący zabarwienie obrazu powstałe
wskutek rozszczepienia światła w układzie pomiarowym. Aby to zabarwienie usunąć należy
kompensator odpowiednio ustawić. Dokonuje się tego za pomocą pokrętła umieszczonego z
prawej strony kadłuba przyrządu. Właściwe ustawienie kompensatora wiąże się z dyspersją
badanej substancji, dlatego skala umieszczona w pokrętle kompensatora pozwala na obliczenie
za pomocą odpowiednich tablic, dyspersji średniej n - n oraz tzw. Liczby Abbego określonej
wzorem:
f
c
gdzie:
- współczynnik załamania linii D sodu.
- współczynnik załamania światła fioletowego
- współczynnik załamania światła czerwonego.
Do oświetlania skali służy małe lusterko umieszczone z lewej strony przyrządu, które
należy otworzyć i odpowiednio nachylić względem światła.
OBLICZENIA I POMIARY:
Pomiar współczynnika załamania metodą graficzną.
Płytka płasko równoległa:
Płytka półokrągła:
Wyznaczanie stężenia roztworów metodą refraktometryczną.
n
n
C
[%]
n
C
[%]
n
C
[%]
n
C
[%]
n
C
[%]
Temperatura
pomiaru
[C]
1,3335
1,3429
6,7
1,3462
9,0
1,3521
12,8
1,3630
19,5
1,374
26,0
23
w
1
1
2
2
3
3
4
Slope: 0,001565±0,00003282
4
5
5
Y- intercept 1,333±0,0004915
OBLICZANIE WARTOŚCI NIEPEWNOŚCI:
Płytka płasko równoległa:
rad
Płytka półokrągła:
6
Plik z chomika:
ma5ti51
Inne pliki z tego folderu:




13, 14 (zal).doc (176 KB)
15,16 (zal).doc (183 KB)
12,12a (zal).doc (172 KB)
18, 27 (zal).doc (146 KB)
 2,4.doc (248 KB)
Inne foldery tego chomika:
Ćw
 Egzamin
 Fizyka sprawka
notarki termodynamika
 Nowy folder


Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
Copyright © 2012 Chomikuj.pl