sin n sin n 1 n 2 Obr. 1: K zákonu lomu

Podobné dokumenty
ZÁKLADNÍ POJMY OPTIKY

Měření indexu lomu pevných látek a kapalin refraktometrem

Fyzikální praktikum Závislost indexu lomu skla na vlnové délce. Refraktometr

HODNOCENÍ PŘÍSTROJŮ PRO MĚŘENÍ JAKOSTI ZIMNÍCH KAPALIN DO OSTŘIKOVAČŮ V PROVOZU

Interakce světla s prostředím

FYZIKA 4. ROČNÍK. Optika. Základní vlastnosti světla. Optika - nauka o světle; Světlo je elmg. vlnění, které vyvolává vjem v našem oku.

2. Měření základních optických vlastností materiálů. index lomu a disperze propustnost, absorpce kvalita optických prostředí

Geometrická optika. Zákon odrazu a lomu světla

Měření na trojfázovém transformátoru naprázdno a nakrátko.

KABELY. Pro drátové okruhy (za drát se považuje i světlovodné vlákno): metalické kabely optické kabely

PaedDr. Jozef Beňuška ODRAZ A LOM SVĚTLA aneb Zákony při průchodu světla rozhraním

Odhad parametru p binomického rozdělení a test hypotézy o tomto parametru. Test hypotézy o parametru p binomického rozdělení

Průchod paprsků různými optickými prostředími

Měření na třífázovém asynchronním motoru

ODRAZ A LOM SVTLA. Odraz svtla lom svtla index lomu úplný odraz svtla píklady

Laboratorní práce č. 10 Úloha č. 9. Polarizace světla a Brownův pohyb:

z možností, jak tuto veličinu charakterizovat, je určit součet

17. března Optická lavice s jezdci a držáky čoček, světelný zdroj pro optickou lavici, mikroskopický

L A B O R A T O R N Í C V I Č E N Í Z F Y Z I K Y

2. Definice plazmatu, základní charakteristiky plazmatu

Laboratorní práce č. 4: Úlohy z paprskové optiky


L a b o r a t o r n í c v i č e n í z f y z i k y

Abstrakt: Úloha seznamuje studenty se základními pojmy geometrické optiky

Cvičení z termomechaniky Cvičení 5.

GEODEZIE. Pomůcky k vytyčení pravého úhlu

Geometrická optika. Vznikají tak dva paprsky odražený a lomený - které spolu s kolmicí v místě dopadu leží v jedné rovině a platí:

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE

PRAKTIKUM... Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Odevzdal dne: Seznam použité literatury 0 1. Celkem max.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Měření indexu lomu Jaminovým interferometrem

8 b) POLARIMETRIE. nepolarizovaná vlna

Praktikum III - Optika

OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA. ROZKLAD SVĚTLA HRANOLEM 1. OPTICKÉ VLASTNOSTI OKA

Název: Odraz a lom světla

Matice. nazýváme m.n reálných čísel a. , sestavených do m řádků a n sloupců ve tvaru... a1

STANOVENÍ VODNÍHO POTENCIÁLU REFRAKTOMETRICKY

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA

OVMT Přesnost měření a teorie chyb

Cvičení 3 - teorie. Teorie pravděpodobnosti vychází ze studia náhodných pokusů.

Komplexní čísla. Definice komplexních čísel

IV-1 Energie soustavy bodových nábojů... 2 IV-2 Energie elektrického pole pro náboj rozmístěný obecně na povrchu a uvnitř objemu tělesa...

2. Odraz světla. Lom světla. Úplný odraz světla

Laboratorní práce č.9 Úloha č. 8. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce světla Měření indexu lomu refraktometrem:

20. Eukleidovský prostor

Úloha č. 8 Vlastnosti optických vláken a optické senzory

Měření povrchového napětí kapaliny

23. Mechanické vlnění

UNIVERZÁLNÍ REFRAKTOMETR

pracovní list studenta Acidobazické rovnováhy Odměrná analýza acidobazická titrace

REKTIFIKACE DVOUSLOŽKOVÉ SMĚSI, VÝPOČET ÚČINNOSTI

DISKRÉTNÍ MATEMATIKA PRO INFORMATIKY

1 Tyto materiály byly vytvořeny za pomoci grantu FRVŠ číslo 1145/2004.

ENERGIE MEZI ZÁŘENZ VZORKEM

MĚŘENÍ PARAMETRŮ DUTÉHO ZRCADLA; URČENÍ INDEXU LOMU KAPALIN POMOCÍ DUTÉHO ZRCADLA

Světlo jako elektromagnetické vlnění Šíření světla, Odraz a lom světla Disperze světla

Měřící technika - MT úvod


Nejdůležitější pojmy a vzorce učiva fyziky II. ročníku

0. 4b) 4) Je dán úhel Urči jeho základní velikost a převeď ji na radiány. 2b) Jasný Q Q ZK T D ZNÁMKA. 1. pololetí

Fyzika - Sekunda. experimentálně určí rychlost rovnoměrného pohybu a průměrnou rychlost nerovnoměrného pohybu

Měření ohniskových vzdáleností čoček, optické soustavy

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY. Měření objemu tuhých těles přímou metodou

Fyzikální praktikum III

DYNAMIC PROPERTIES OF ELECTRONIC GYROSCOPES FOR INERTIAL MEASUREMENT UNITS

10.3 GEOMERTICKÝ PRŮMĚR


Experimentální postupy. Koncentrace roztoků

Přehled trhu snímačů teploty do průmyslového prostředí

6. FUNKCE A POSLOUPNOSTI

Měření zvětšení dalekohledu a ohniskové vzdálenosti objektivů 1. Cíl úlohy

PSK1-10. Komunikace pomocí optických vláken I. Úvodem... SiO 2. Název školy:

Měření indexu lomu kapaliny pomocí CD disku

1. Základy měření neelektrických veličin

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úlohač.IV

Učební text k přednášce UFY008

GEOMETRICKÁ OPTIKA. Znáš pojmy A. 1. Znázorni chod význačných paprsků pro spojku. Čočku popiš a uveď pro ni znaménkovou konvenci.

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

C V I Č E N Í 4 1. Představení firmy Splintex Czech 2. Vlastnosti skla a skloviny 3. Aditivita 4. Příklady výpočtů

stručná osnova jarní semestr podzimní semestr

PSK1-11. Komunikace pomocí optických vláken II. Mnohavidová optická vlákna a vidová disperze. 60μm 80μm. ϕ = 250μm

Měření kinematické a dynamické viskozity kapalin

2 EXPLORATORNÍ ANALÝZA

FYZIKA 4. ROČNÍK. Disperze světla. Spektrální barvy. β č β f. T různé f různá barva. rychlost světla v prostředí závisí na f = disperze světla

1) Vypočtěte ideální poměr rozdělení brzdných sil na nápravy dvounápravového vozidla bez ABS.

OPTICKÝ KUFŘÍK OA Návody k pokusům

Ústav fyzikálního inženýrství Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně GEOMETRICKÁ OPTIKA. Přednáška 10

SVĚTLO / ZÁKON ODRAZU

Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava

VÝMĚNA VZDUCHU A INTERIÉROVÁ POHODA PROSTŘEDÍ

MATEMATICKÁ INDUKCE. 1. Princip matematické indukce

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

Laboratorní řád. 1. Povinnosti laboratorní služby. Laboratorní řád je vydáván k zajištění bezpečného a plynulého chodu laboratorních cvičení.

1 Uzavřená Gaussova rovina a její topologie

Deskriptivní statistika 1

4.5.9 Vznik střídavého proudu

Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název DUM: Lom světla II.část Číslo DUM: III/2/FY/2/3/18 Vzdělávací předmět: Fyzika Tematická oblast: Optika

17. Statistické hypotézy parametrické testy

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 4: Balmerova série vodíku. Abstrakt

Úvod do zpracování měření

Transkript:

MĚŘENÍ INDEXU LOMU REFRAKTOMETREM Jedou z charakteristických optických veliči daé látky je absolutím idexu lomu. Je to podíl rychlosti světla ve vakuu c a v daém prostředí v: c (1) v Průchod světla rozhraím dvou izotropích prostředí o idexech lomu 1, 2 se řídí Sellův zákoem lomu, podle ěhož se světlo dopadající a rozhraí pod úhlem. šíří po průchodu rozhraím v roviě dopadu pod úhlem, takže platí: 2 1 (2) Poměr 2 se azývá relativí idex lomu. 1 1 2 Obr. 1: K zákou lomu Idex lomu pevých a kapalých látek lze zjistit změřeím mezího úhlu při lomu či odrazu a rozhraí dvou prostředí. K tomuto účelu se kostruují refraktometry, využívající úplého (totálího) odrazu světelého paprsku. Jestliže s paprsek světla proiká z prostředí opticky řidšího (většiou je to vzduch) s idexem lomu 1 do prostředí opticky hustšího s idexem lomu 2, a platí-li pro idexy lomu těchto prostředí, že 1 < 2, v tomto případě astává lom ke kolmici. Při růstu úhlu dopadu se zvětšuje i úhel lomu. V mezím případě, kdy úhel dopadu je rove 90, šíří se světelý paprsek v hustším prostředí pod ejvětším úhlem m. 1 2 Obr. 2: Pricip měřeí refraktometrem v procházejícím světle - 23 -

Do vyšrafovaé oblasti a obr. 2 emůže tedy světlo z prvího prostředí lomem vikat. Protože = 1, pro m platí z rovice (2): 1 m (3) 2 Šíří-li se aopak světelý paprsek z opticky hustšího prostředí do prostředí opticky řidšího, astává lom od kolmice (obr. 3). Je-li úhel dopadu meší ež m,proike část světla do prvího prostředí a část se odrazí. Je-li úhel dopadu větší ež m, astává totálí odraz, úhel má velikost 90. 2 1 Obr. 3: Pricip měřeí refraktometrem při odrazu Pro úhel m platí opět z rovice (2): 1 m (4) 2 Za předpokladu, že uvažujeme idex lomu vzduchu 1 = 1, pro hledaý idex lomu látky dostáváme vztah: 1 2 (5) K jeho určeí postačí změřit mezí úhel. Idex lomu je kromě jiého zároveň zakem čistoty mohých látek a jedozačou mírou kocetrace četých roztoků. Je tedy možo měřeím a refraktometru ahraditi často zdlouhavé chemické aalýzy. K ašemu měřeí idexu lomu použijeme uiverzálí (dvojhraolový) refraktometr Meopta, měřící idex lomu D látek kapalých, plastických a pevých v rozmezích 1,300-1,700. Základí částí uiverzálího refraktometru (Abbeova typu) je dvojhraol H 1, H 2, zhotoveý ze silě lámavého flitového skla (obr. 4). Hraol H 1 (měřící) má stěy AC, BC vyleštěy, stěu AB zrěou. Druhý hraol (osvětlovací) H 2 má aopak zrěou plochu ED. Obr. 4: Chod světla dvojhraolovým refraktrometrem m - 24 -

Uiverzálí refraktometr se skládá z dalekohledu (Obr. 5 poz. 11), dvou kompezačích hraolů, z dvojice měřících a osvětlovacích hraolů a ze stupice idexů lomu (Obr. 5 poz. 16). Dalekohled je opatře v ohiskové roviě itkovým křížem, a který lze okulár otáčeím jeho objímky zaostřit Kompezačí hraoly jsou otočě uložey v tělese dalekohledu a jsou spojey se stupicí pro výpočet středí disperze. Natáčeí se provádí zvečí vroubkovaým točítkem (Obr. 7 poz. 17). K astaveí ejpřízivějšího osvětleí při měřeí slouží odklopé zrcátko (Obr. 5 poz. 14). Obr. 5: Uiverzálí refraktometr Meopta Segmet se stupicí idexu lomu je pevě spoje s měřícím hraolem. Je kovový a jeho stupice (Obr. 5 poz. 16) je uzpůsobea k měřeí idexu lomu v rozsahu od D = 1,300 do 1,700. Stupice je dělea po 0,001 a očíslováa u každé setiy. Obr. 6: Stupice idexu lomu Dříve ež začeme s měřeím, obě plochy, t.j. leštěá plocha měřícího hraolu (Obr. 7 poz. 2) a matovaá plocha osvětlovacího hraolu (Obr. 7 poz 23) se vyčistí destilovaou vodou a osuší filtračím papírem. Čištěí se ejlépe provede kouskem vaty. Plochy hraolu esmí přijít ikdy ve styk s tvrdými předměty jako apř. ožem, skleěou tyčikou a pod. Poté se přistroj sklopí okolo čepu stojau do polohy kdy je plocha měřícího hraolu vodorová a a plochu měřícího hraolu se aese měřeá látka. Přístroj se pak sklopí do polohy pohodlé k měřeí a astaví se okulár dalekohledu otáčeím vroubkovaé objímky tak, aby byl obraz itkového kříže ostrý (Obr. 8 poz. 9). Na plochu měřícího hraolu se aese je malé možství měřeé kapaliy. Po uzavřeí hraolu má být měřeá kapalia rozprostřea po celé ploše hraolu. Při větším možství aeseé kapaliy pak tato vytéká a zečišťuje přistroj. - 25 -

Přitom je uté se dívat do okuláru dalekohledu eakomodovaým okem (tj. jako bychom hleděli do dálky). Nyí se otáčí rýhovaým točítkem (Obr. 5 poz. 10) a levé straě přístroje, až se v zorém poli dalekohledu objeví světlé a tmavé pole (Obr. 8 poz. 12). Normálě je rozhraí mezi světlem a stíem velmi eurčité a barevé. Pro měřeí je však uté, aby bylo určité a bezbarvé. Nuto tedy rozhraí vykompezovat, což se provede otáčeím kompezačích hraolů rýhovaým točítkem (Obr. 7 poz. 13) a pravé straě přístroje. Vykompezovaé, tj. ostře ohraičeé rozhraí se pak přesě astaví otáčeím točítka (Obr. 5 poz. 10) a průsečík itkového kříže. Obr. 7: Osvětlovací a měřící hraol Dostatečý kotrast světla a stíu dosáhe vhodým astaveím osvětlovacího zrcátka. Kotrast lze rověž měit vhodou volbou osvětleí s deím či umělým světlem. Po přesém astaveí rozhraí (a průsečík kříže) se čte hodota idexu lomu měřeé látky a stupici idexů lomu (Obr. 5 poz. 16). Stupice se pozoruje zvětšující lupou (Obr. 5 poz. 17), která se vysuutím či zasuutím předem astaví tak, aby čísla a rysky stupice bylo viděti dostatečě ostře. Stupice se čte levým okem; a stupici možo přečíst hodotu a čtyři desetiá místa, přičemž čtvrté desetié místo se staoví odhadem. Např. a obr. 6 je hodota aměřeého idexu lomu D = 1,4884. Obr. 8: Světlé a tmavé pole Při přesém měřeí idexu lomu kapali se hraoly temperují protékající vodou a určitou teplotu. K tomu účelu jsou držáky hraolů opatřey čtyřmi hubicemi pro avlékutí gumových hadic. Látky jako plyy, kapaliy, z pevých látek látky amorfí a krystaly s kubickou symetrií jsou za ormálích podmíek opticky izotropí. To zameá, že idex lomu je u těchto látek ezávislý a směru šířeí světla. Všechy látky však vykazují určitou disperzi, to zameá, že jejich idex lomu je závislý a vlové délce světla. Na obr. 9 je uvede typický průběh disperzí závislosti. - 26 -

0 Obr. 9: Průběh ormálí disperze K orietačí charakteristice disperzích vlastostí měřeých látek se užívá veličia - středí disperse, daá vztahem: F C (6) kde F, C jsou idexy lomu pro vlové délky světla 486,1 m a 656,3 m Středí disperzi látky zjistíme ásledujícím způsobem: Je-li při měřeí rozhraí přesě vykompezováo, lze a stupici kompezačích hraolů (Obr. 5 poz. 18) přečíst číselou hodotu C, která slouží pro výpočet středí disperze podle rovice: A B cos C (7) f c 3 K výpočtu středí disperze použijte tabulky uvedeé v závěru kapitoly. V Tabulce 1 jsou uvedey hodoty A a B pro aměřeý idex lomu. V Tabulce 2 jsou uvedey hodoty cos (3 C) pro odečteou číselou hodotu C a stupici kompezačích hraolů. Hodoty A, B, cos (3 C) se dosadí do uvedeé rovice. Při používáí tabulky se aměřeé hodoty zaokrouhlí a ejbližší hodotu, uvedeou v tabulce. Hodoty cos (3 C) se zjistí iterpolací dvou sousedích hodot. Pozámka Pro výpočet středí disperze je uté používat tabulku, která je přiložea k daému přístroji. Je možé, že druhý přístroj téhož typu má tabulku s jiými hodotami, což by vedlo k esprávým výsledkům. Úkoly 1. Změřte idex lomu ( D ) a středí disperzi vodího roztoku glyceriu v závislosti a jeho kocetraci. 2. Naměřeé hodoty a výsledky zpracujte graficky (graf závislosti idexu lomu a kocetraci). Pomůcky Uiverzálí refraktometr Meopta, glyceri, destilovaá voda, líh, vata, filtračí papír, váhy, kádiky, kapátko. - 27 -

Pokyy a iformace 1. Prostudujte si ejprve ávod k obsluze přístroje. 2. Kocetraci roztoku připravte v oboru 100 0 váhových procet po 10 % (100 0% roztok). V protokolu přesě uveďte, jak jste roztoky připravili. Měřeí začěte od 100 % roztoku, který postupě řeďte. 3. Každé měřeí pro daou kocetraci roztoku proveďte 5krát. 4. Po každém měřeí očistěte pečlivě měré plochy refraktometru lihem a osušte. Po skočeí měřeí důkladě očistěte celý přístroj. 5. Tabulky aměřeých hodot budou obsahovat ásledující parametry: kocetrace roztoku (K), komparace(c), idex lomu ( D ), hodoty A, B, cos(3c), středí disperzi ( F C ). 6. Naměřeé hodoty zpracujte do grafů závislost idexu lomu a kocetraci a závislost středí disperze a kocetraci. 7. V protokolu uveďte ve stručosti pricip měřeí refraktometrem. Literatura Brož J.a kol: Základy fyzikálích měřeí I Lehotský D. a kol.: Praktikum z fyziky pre pedagogické fakulty Návod k používáí přístroje Příklad: Zjiště idex lomu = 1,6641 při poloze kompezačích hraolů C = 40,7. Z tabulky pro = 1,660 (což je ejbližší hodotě 1,6641): A = 0,02454; B = 0,01271 Pro C = 40,7 zjištěo iterpolaci hodot - 0,500 a - 0,545 (pro C = 40 a C = 41): cos 3 C = - 0,532 Je tedy středí disperse: f c = 0,02454 + 0.01271-0,532 = 0,0198 Hodoty cos 3 C pro čísla C = O až 30 jsou kladé, pro čísla C = 30 až 60 jsou záporé. Např. pro C = 15 je cos 3 C = + 0,707, kdežto pro C = 45 je cos 3 C = - 0,707. - 28 -

Tabulka 1: D A B 1,300 0,02397 0,02713 1,310 0,02394 0,02695 1,320 0,02392 0,02675 1,330 0,02389 0,02655 1,340 0,02387 0,02634 1,350 0,02385 0,02612 1,360 0,02383 0,02589 1,370 0,02381 0,02565 1,380 0,02379 0,02540 1,390 0,02378 0,02514 1,400 0,02377 0,02486 1,410 0,02376 0,02458 1,420 0,02375 0,02428 1,430 0,02374 0,02398 1,440 0,02374 0,02366 1,450 0,02373 0,02333 1,460 0,02373 0,02299 1,470 0,02374 0,02263 1,480 0,02374 0,02226 1,490 0,02374 0,02188 1,500 0,02376 0,02149 1,510 0,02377 0,02108 1,520 0,02379 0,02066 1,530 0,02381 0,02022 1,540 0,02383 0,01977 1,550 0,02386 0,01929 1,560 0,02389 0,01881 1,570 0,02393 0,01830 1,580 0,02397 0,01777 1,590 0,02402 0,01723 1,600 0,02407 0,01666 1,610 0,02413 0,01607 1,620 0,02419 0,01545 1,630 0,02427 0,01481 1,640 0,02435 0,01414 1,650 0,02444 0,01344 1,660 0,02455 0,01270 1,670 0,02466 0,01192 1,680 0,02480 0,01110 1,690 0,02495 0,01023 1,700 0,02512 0,00930-29 -

Tabulka 2: C cos 3C C 0 +1,000 60 1 +0,999 59 2 +0,995 58 3 +0,988 57 4 +0,978 56 5 +0,966 55 6 +0,951 54 7 +0,934 53 8 +0,914 52 9 +0,891 51 10 +0,866 50 11 +0,839 49 12 +0,809 48 13 +0,777 47 14 +0,745 46 15 +0,707 45 16 +0,663 44 17 +0,629 43 18 +0,588 42 19 +0,545 41 20 +0,500 40 21 +0,454 39 22 +0,407 38 23 +0,358 37 24 +0,309 36 25 +0,259 35 26 +0,208 34 27 +0,156 33 28 +0,104 32 29 +0,052 31 30 +0,000 30-30 -