75_Wyznaczanie współczynnika załamania za pomocą refraktometru.pdf

Cel wiczenia

Zapoznanie si z budow , zasad działania oraz metod pomiaru refraktometrem poprzez wyznaczenie

współczynnika załamania cieczy.

Układ i metody pomiarowe

Podczas wykonywania wiczenia posługiwalimy si refraktometrem Abbego, którego schemat

zaprezentowano poniej.

Rysunek 1. Schemat refraktometru Abbego

Refraktometr Abbego składa si z dwóch prostoktnych, pryzmatów ze szkła o duym współczynniku

załamania. To włanie midzy te pryzmaty wprowadzalimy kilka kropel badanej cieczy. Ciecz tworzy midzy

przeciwprostoktnymi powierzchniami obu pryzmatów cienk warstewk, na któr padaj promienie

wychodzce z pryzmatu Pr2. Cz tych promieni ulega całkowitemu wewntrznemu odbiciu na powierzchni

cieczy, cz za przechodzi dalej, przenika pryzmat Pr1 i opuszcza go nie zmieniajc pierwotnego kierunku.

Wszystkie promienie padajce pod ktem wikszym od kta granicznego ulegaj całkowitemu odbiciu. Dziki

takiemu biegowi promieni pole widzenia lunetki podzielone jest na dwie czci - jasn i ciemn, oddzielone od

siebie lini graniczn.

Naszym zadaniem było ustawienie lunetki tak, aby umieszczony w płaszczynie ogniskowej obiektywu

krzy znalazł si na linii granicznej. Odczyta wtedy moemy warto współczynnika załamania wiatła badanej

cieczy.

Pomiary i obliczenia

Badalimy 3 roztwory wodne sacharozy o steniu: 10%, 20%, 25%. Jako, e nie wiemy jak długo

ciecze s uywane w laboratoriach LPF przyjmujmy niepewno stenia roztworów st = ± 3%. Za niepewno

pomiaru współczynnika załamania wiatła bierzemy najmniejsz warto podziałki n w = ± 0,001. Dla kadej z

badanych próbek 8x zmierzylimy współczynnik załamania wiatła refraktometrem. Dane i niezbdne obliczenia

znajduj si w Tabeli 1.

Lp.

Tabela 1. Dane pomiarowe – współczynnik załamania wiatła w cieczach

st = 10%

st = 20%

st = 25%

n w n w

n w r n w r

n w n w

n w r n w r

n w n w

n w r n w r

1,3570

1,3710

1,3770

1,3570

1,3710

1,3765

1,3560

1,3710

1,3775

1,3560

0,0010 1,3565 0,0008

1,3700

0,0010 1,3706 0,0007

1,3775

0,0010 1,3772 0,0007

1,3565

1,3705

1,3775

1,3570

1,3700

1,3770

1,3565

1,3710

1,3773

1,3556

1,3705

1,3770

Na podstawie powyszej tabeli powstał Wykres 1. tj. zaleno n w = f(st).

Wzory i przykładowe obliczenia

Przykładowe obliczenia przeprowadzimy dla cieczy o steniu 10%.

Przy liczeniu redniego współczynnika załamania wiatła skorzystalimy ze redniej arytmetycznej.

n w

10,8516

3565

W niepewnoci współczynnika załamania wiatła uwzgldnimy niepewno statystyczn oraz

niepewno przyrzdu pomiarowego, skorzystamy ze wzoru:

(

)

(

)

0,00000029

0,00000033

0,00000062

0008

Obliczenia dla pozostałych badanych cieczy wykonano analogicznie.

Wnioski kocowe

Efektem kocowym wykonanego wiczenia s trzy urednione współczynniki załamania wiatła

skorygowane o odchylenie standardowe redniej, które wyniosły odpowiednio dla kadej z badanych cieczy:

• dla próbki o steniu 10%

n w 10% = 1,3565 ± 0,0008

• dla próbki o steniu 20%

n w 20% = 1,3706 ± 0,0007

• dla próbki o steniu 25%

n w 25% = 1,3772 ± 0,0007

Otrzymane wyniki zostały przedstawione w formie graficznej (Wykres 1). Widzimy, e zaleno jest

prawie idealnie liniowa, współczynnik dopasowania liniowego wynosi 99,96 %. Wykres ten mógłby posłuy

np. do sporzdzania roztworów cukru o okrelonym współczynniku załamania lub okrelonym steniu po

zamianie danych na osiach.

Współczynnik kierunkowy wyznaczonego trendu wyniósł 0,1386 i jest to tzw. inkrement

współczynnika załamania wiatła. Natomiast wyraz wolny trendu jest współczynnikiem załamania wiatła w

rozpuszczalniku czyli w naszym przypadku wody i wyosi n wH2O = 1,3427.

Otrzymane wyniki moglibymy spróbowa porówna z tablicami, jednak nie wiemy jaka temperatura

panowała w laboratorium podczas wykonywania wiczenia. Jedyne co jeszcze moemy powiedzie o

otrzymanych wartociach wynika z faktu, e pomiary wykonywane były przy zapalonym wietle górnym (gdy

dopiero wtedy widoczna podziałka refraktometru, lampka sodowa nie owietlała jej dostatecznie), co mogło

negatywnie wpłyn na otrzymane wyniki.

Posługiwanie si refraktometrem Abbego wymaga stosowania wiatła monochromatycznego, gdy przy

stosowaniu wiatła białego wystpuje zjawisko rozszczepienia wiatła, czyli dyspersji. Kt graniczny jest dla

kadej długoci fali inny, dlatego otrzymana linia graniczna jest rozmyt smug o barwach tczy. W naszym

przypadku głównym ródłem wiatła była w/w lampka sodowa, jednak zauwaylimy niewielki wpływ górnego

owietlenia na lini graniczn, której nie regulowalimy kompensatorem, co zapewne miało wpływ na

otrzymane pomiary.

1,38

1,375

y = 0,1386x + 1,3427

R 2 = 0,9996

1,37

1,365

1,36

1,355

11%

13%

15%

17%

19%

21%

23%

25%

stenie

Wykres 1. Zaleno n w = f(st).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: