От его концентрации с помощью рефрактометра

Исследование зависимости показателя преломления раствора

Лабораторная работа № 19

Порядок выполнения работы

1. Колориметр включить в сеть за 15 минут до начала измерений для его прогрева. Во время прогрева крышка кюветного отделения должна быть открыта.

2. Ввести необходимый по роду измерения цветной светофильтр.

3. Установить минимальную чувствительность колориметра. Для этого ручку 5 установить в положение «1», а ручку 6 («грубо» и «точно») в крайнее левое положение.

4. В световой пучок поместить кювету с растворителем и закрыть крышку кюветного отделения.

5. Ручками «чувствительность» и «установка 100» грубо и точно установить отчет 100 по шкале Т. Ручка чувствительность может находиться в одном из положений: «1», «2», «3».

6. Поворотом ручки 4 кювету с растворителем заменить на кювету с исследуемым раствором. Снять показания коэффициента пропускания Т в процентах по шкале D в единицах оптической плотности. Проверить справедливость выражения (5).

7. Повторить пункты 5-7 для рекомендуемых растворов с известной и неизвестной концентрацией.

8. Используя выражение (3) найти концентрацию рекомендуемых растворов.

9. Построить график зависимости с = f(D) по известным концентрациям. Определить концентрации С_X по графику.

10. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1:

Таблица 1.

№ n/n	N	D0	DX	C0	CX	DCX	E=(DCX/CX)*100%
1.

Контрольные вопросы

1. Какие существуют виды рассеяния? В чем их суть? 2. В чем суть поглощения света? 3. В чем суть закона Ламберта - Бугера - Бера? Закона Рэлея? 4. Что такое оптическая плотность вещества? Прозрачность?

Приборы и принадлежности: рефрактометр УРЛ-1, термометр, набор растворов NaCl, стеклянная палочка или пипетка, дистиллированная вода, мягкие салфетки.

Цель работы: изучение физических основ работы рефрактометра и исследование зависимости показателя преломления от концентрации раствора.

При переходе света через границу раздела двух сред с различной оптической плотностью скорость распространения света в которых различна, происходит изменение его направления. Это явление называется преломлением или рефракцией света. Отношение скорости световой волны в вакууме с к скорости распространения световой волны в некоторой среде v называется показателем преломления этой среды:

. (1)

Показатель преломления среды определяет угол преломления среды в соответствии с законом преломления света. Этот закон вытекает из принципа Ферма, который положен в основу геометрической оптики. В формулировке Ферма принцип гласит: свет распространяется по такому пути, для прохождения которого ему требуется минимальное время.

Для прохождения участка пути dS (рис.1) свету требуется время dt=dS/v, где v — скорость света в данной точке. Используя уравнение (1), получим: . Следовательно, время t, затрачиваемое светом на прохождение пути от точки 1 до точки 2, равно:

. (2)

Величина

(3)

называется оптической длиной пути. Если среда однородна, то оптическая длина пути L равна произведению показателя преломления среды n на геометрическую длину пути S, т.е.

. (4)

Так как с = const, то из уравнения (2) следует, что свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальна.

Рассмотрим ход луча из одной среды в другую (рис. 2).

Оптическая длина пути равна:

где n₁ и n₂ — коэффициенты преломления сред. В соответствии с принципом Ферма

где

Таким образом, (5)

Соотношение (5) выражает закон преломления света. Учитывая (1) и (5),

получим:

, (6)

где n₂,₁ = n₂/n₁ — относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Из двух сред, имеющих различные показатели преломления, среда с наименьшим показателем называется оптически менее плотной, а среда с большим показателем — оптически более плотной. Оптически однородной называется среда, во всех точках которой оптическая плотность одинакова. Если свет проходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, например, из стекла в воду, то, в соответствии с (6), угол падения меньше угла преломления (рис. 3 а).

Угол падения, при котором преломленный луч скользит вдоль границы раздела сред, называется предельным углом падения.

Если угол падения больше предельного угла, то свет полностью отражается в первую среду (рис. 3 в). Это явление называется полным внутренним отражением. В случае полного внутреннего отражения предельный угол падения связан с относительным показателем преломления второй среды относительно первой следующим соотношением:

(7)

Угол в этом случае является предельным углом падения. Исходя из равенства (7), можно определить относительный показатель преломления по измеренному значению угла Q, а также абсолютный показатель преломления одной из сред, если показатель преломления другой среды известен. Показатель преломления является важной характеристикой жидкости, связанной с ее химической структурой, с концентрацией и плотностью.

Дата добавления: 2014-01-04