wyznaczanie współczynnika załamania śwatła w wodnym roztworze

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA ZAŁAMANIA
ŚWATŁA W WODNYM ROZTWORZE CUKRU
PRZY POMOCY REFRAKTOMETRU ABBE'GO
ZAGADNIENIA KONTROLNE
1.
2.
3.
4.
5.
Załamanie światła na granicy dwóch ośrodków, prawo Snella
Współczynnik załamania światła w ośrodku
Ile wynosi współczynnik załamania światła w wodzie, szkle, powietrzu?
Całkowite wewnętrzne odbicie, kąt graniczny
Budowa układu optycznego w refraktometrze Abbego
UKŁAD POMIAROWY
Rysunek
przedstawia
typowy
refraktometr
Abbe’go.
Zastosowano
następujące oznaczenia: 1 - obudowa
pryzmatu głównego, 2 - płaszczyzna
pomiarowa, 3 - łącznik termostatu, 4 termometr, 5 - osłona termometru, 6 pryzmat nasadkowy, 7 - obudowa pryzmatu,
8 - pokrętło pryzmatów kompensatora
Amiciego, 9 - tubus, 10 - śruba justująca,
11 - okular. Przyrząd można połączyć
z termostatem w celu pomiaru zmian
współczynnika załamania (oraz dyspersji
i refrakcji) w funkcji temperatury.
W ćwiczeniu pomiarowi podlega
współczynnik załamania światła w wodnym roztworze cukru w funkcji stężenia procentowego.
POMIARY
1. Oczyścić powierzchnie pryzmatów papierem zwilżonym w wodzie destylowanej.
2. Za pomocą pipety wprowadzić na powierzchnię pryzmatów kilka kropel wody
destylowanej i zamknąć pryzmaty.
3. Nastawić intensywność światła i ostrość pola widzenia.
4. Kręcąc pokrętłem kompensatora Amiciego doprowadzić do ostrego rozgraniczenia
światła i cienia.
5. Linię graniczną naprowadzić na środek krzyża nici pajęczych.
6. Odczytać wartości współczynnika załamania nD oraz wskaźnika Z.
7. Pomiary wykonać dla wszystkich dostępnych roztworów cukru (wraz z roztworem
o nieznanym stężeniu).
Stężenie,
%
Poprawki
Współczynnik Wskaźnik
załamania nD
Z
A
B
Dyspersja
ν
δ
Refrakcja
właściwa
Rw, m3/kg
0
2
4
6
8
10
X
OBLICZENIA
1. Sporządzić wykres zależności współczynnika załamania światła wodnego roztworu cukru
w funkcji stężenia procentowego.
2. Metodą regresji liniowej obliczyć współczynniki prostej, najlepiej pasującej do punktów
pomiarowych (wraz z niepewnościami).
3. Z równania prostej obliczyć stężenie nieznanego roztworu.
4. Korzystając z prawa przenoszenia niepewności obliczyć niepewność wyznaczenia
nieznanego stężenia.
5. Zapisać wynik i jego niepewność w prawidłowym formacie.
6. Z tablic refraktometrycznych określić wartości poprawek A, B i δ.
7. Obliczyć współczynnik dyspersji (współczynnik Abbego) ν dla każdego stężenia
n −1
ν= D
.
A + δB
8. Sporządzić wykres zależności współczynnika dyspersji wodnego roztworu cukru w funkcji
stężenia procentowego.
9. Obliczyć współczynnik refrakcji właściwej Rw dla każdego stężenia.
n2 − 1 1
Rw = 2
⋅ ,
n +2 ρ
gdzie ρ – gęstość roztworu (jest funkcją.
10. Sporządzić wykres zależności współczynnika refrakcji właściwej wodnego roztworu cukru
w funkcji stężenia procentowego.
11. Skomentować otrzymane zależności graficzne.