Reflexia totala (interna) a luminii. determinarea indicelui de refractie al unui lichid cu refractometrul abbÉ.

Reflexia totala (interna) a luminii.

Determinarea indicelui de refracTie al unui lichid cu refractometrul AbbÉ

Modificarea directiei de propagare a unei raze de lumina care trece dintr-un mediu in altul, la suprafata de separatie dintre ele, se numeste refractie. Schimbarea directiei are loc conform legii refractiei:

    (1)

in care i este unghiul de incidenta (format de raza incidenta cu normala la suprafata de separatie)(fig. 1), r este unghiul de refractie (format de raza refractata cu normala la suprafata de separatie), n₁ este indicele de refractie al mediului 1(din care vine raza), iar n₂ este indicele de refractie al mediului al doilea (in care trece raza). Din (1) se observa ca daca indicele de refractie al mediului din care vine raza de lumina este mai mare decat cel al mediului al doilea, atunci unghiul de refractie este mai mare decat cel de incidenta si se spune ca raza refractata se indeparteaza de normala. In astfel de conditii, marind unghiul de incidenta, unghiul de refractie creste, iar pentru un anumit unghi de incidenta, denumit unghi limita l, cand unghiul de refractie atinge valoarea de 90s , raza refractata se propaga paralel cu suprafata de separatie (fig. 2). Din (1) se obtine usor valoarea unghiului limita pentru doua medii date:

(2)

Fig. 1	Fig.2

Daca unghiul de incidenta devine mai mare decat unghiul limita, raza de lumina nu mai trece in mediul al doilea si se spune ca are loc reflexia totala (interna) a luminii. Fenomenul reflexiei totale are numeroase aplicatii, intre care una marcanta este fibra optica, dar in cele ce urmeaza se descrie utilizarea sa pentru masurarea indicelui de refractie al unui lichid cu refractometrul Abbé.

In cazul lichidelor transparente, indicele de refractie se poate determina cu ajutorul refractometrului Abb (fig. 3). Principala piesa a acestuia este o prisma (A) de sticla al carei indice de refractie N este cunoscut. Lichidul, al carui indice de refractie n urmeaza a fi masurat, se pipeteaza pe suprafata prismei (B), opaca si zgrunturoasa, care nu permite scurgerea lichidului.

O raza de lumina (de obicei radiatia galbena emisa de sodiu, Na) trimisa tangent la suprafata de separatie lichid-prisma, se va refracta sub unghiul limita (l) (deoarece n < N) si va parasi prisma sub unghiul i. Aceasta raza emergenta poate fi reperata cu ajutorul unei lunete (O) (vezi fig.4).

La intrarea in prisma A, legea refractiei se scrie :, iar la iesire: (pentru aer, indicele de refractie este egal cu 1). Din cele doua relatii se deduce legatura dintre indicele de refractie al lichidului analizat n, indicele prismei N si unghiul i sub care se vizeaza raza emergenta

n = (N² - sin²i)^1/2 (3)

Cunoscand unghiul i se poate calcula valoarea lui n. In practica, la refractometrul Abb , indicele n se citeste direct pe o scara gradata S.

La refractometrul Abb luneta (O) de observatie este fixa. Se poate, in schimb, roti blocul de prisme pana ce in luneta se poate vedea o linie de separatie neta lumina intuneric.

Obtinerea unei limite nete de demarcatie se realizeaza cu ajutorul unui compensator de dispersie T, aflat la partea inferioara a lunetei. Acesta are rolul de a reuni fascicolul de raze colorate, dispersate de prisma intr-o raza alba, a carei directie coincide cu directia razei limita galbena. De aceea, indicele de refractie al lichidului, care se citeste printr-o lupa L, direct pe o scara in forma de sector circular S, corespunde indicelui de refractie pentru lumina galbena a unei lampi de sodiu. Asa deci, o particularitate importanta a refractometrului Abb este faptul ca permite folosirea luminii albe, reflectata de o oglinda aflata sub blocul prismelor.

Modul de lucru

1. Se identifica componentele refractometrului.

2. Se desfac cele doua prisme (A si B) prin rotirea ghearei care le uneste. Se curata prisma cu vata si alcool, apoi se pipeteaza 1-2 picaturi din lichidul analizat, dupa care se reunesc cele doua prisme.

3. Se roteste butonul M al compensatorului de dispersie T pana ce apare in luneta o delimitare neta lumina-intuneric.

4. Prin rotirea butonului alidadei J, se aduce linia de separare lumina-intuneric la intersectia reperelor din luneta. In aceasta situatie se citeste prin lupa existenta L, direct, indicele de refractie al lichidului pentru temperatura ambianta.

Pentru fiecare lichid analizat se fac mai multe masuratori calculandu-se eroarea de determinare. Rezultatele se intabeleaza.

Valoarea medie : , Z - numarul de masuratori

Eroarea absoluta:  

Eroarea relativa medie, exprimata in procente: %

Intervalul in care se afla valoarea adevarata:

Bibliograf ie:

1. I.Damian, D.Popov, Teme experimentale,Edi tura Pol i tehnica (

2. C. Marcu, I. Mihalca, D. Mihai lovici , I. Damian, R. Baea, M.

Cr istea, Lucrart de laborator Fizica,