2015-09-06
515
1. Ознакомьтесь с теоретической частью работы.
2. Определите показатель преломления жидкости по трем лучам:
2.1. Ознакомьтесь с экспериментальной установкой.
2.2. Включите лазер.
2.3. Установите сосуд с жидкостью так, чтобы лазерный луч проходил через ось симметрии сосуда.
2.4. Направьте луч на поверхность жидкости (см. рис.9). Найдите световые пятна на поверхности сосуда, соответствующие падающему лучу, отраженному и преломленному. Измерьте расстояния от центров этих пятен до поверхности жидкости (h1, h2, h3 соответственно). Измерьте диаметр сосуда.
2.5. Измерения проведите для трех значений угла падения.
2.6. 
Вычислите показатель преломления жидкости, оцените его случайную погрешность.
3. Определите показатель преломления по углу полного внутреннего отражения:
3.1. Направьте луч снизу на поверхность жидкости.
3.2. Получите скользящий луч.
3.3. Измерьте расстояния h1 и h2.
3.4. Измерения проведите три раза.
3.5. Вычислите показатель преломления жидкости, оцените его случайную погрешность.
4. Определите положение лазера, при котором плоскость поляризации луча лежит в плоскости падения:
4.1. Направьте луч сверху на поверхность жидкости под углом примерно 45º.
4.2. Вращая лазер вокруг продольной оси, измерьте значения углов, при которых яркость отраженного луча минимальна.
4.3. Вращая лазер вокруг продольной оси, измерьте значения углов, при которых яркость отраженного луча максимальна.
4.4. Объясните наблюдаемый эффект. Сравните соотношения между углами с теоретическими.
5. Ознакомьтесь с устройством и принципом работы рефрактометра Аббе.
6. Определите плотность чистого ацетона. Для этого:
6.1. Измерьте показатели преломления n D20 указанных в таблице чистых веществ. Измерения проведите 3-5 раз для каждого вещества.
6.2. Оцените полную погрешность σn для каждого вещества.
6.3. Вычислите молекулярные рефракции R практ этих веществ (кроме ацетона).
| Название вещества | Стуктурная формула | ρ±σρ, г/см3 | М±σМ, г/моль |
| Вода | H–O–H | 0,9982±0,0012 | 18,02±0,01 |
| Этиловый спирт | CH3–CH2–OH | 0,7893±0,003 | 46,07±0,01 |
| Глицерин | CH2–CH–CH2 | | | OH OH OH | 1,258±0,003 | 92,09±0,01 |
| Ацетон | CH3–C–CH3 || O | ? | 58,08±0,01 |
6.4. Оцените погрешности σR, используя σn, σρ и σМ.
6.5. По данным из табл. 2 и 3 (см. Приложение) рассчитайте молекулярные рефракции R теор исследуемых веществ (включая ацетон) по системе рефракций связей и атомных рефракций.
6.6. Сопоставьте R теор и R практ исследованных веществ. Оцените относительную погрешность молекулярной рефракции ацетона по формуле: 
, где σ i – погрешности, определенные в пункте 6.4 для исследованных веществ, N = 3.
6.7. Вычислите плотность ацетона, считая, что R теор = R практ, с погрешностью, определенной в п.6.6. Оцените погрешность σρ с учетом σn, σR и σМ.
Приложение
Таблица 1
Ионные рефракции R D
| F– | Cl– | Br– | I– |
| 2,50 | 8,70 | 12,20 | 18,50 |
| Na+ | K+ | Ca2+ | Sr2+ | Ba2+ |
| 0,50 | 2,20 | 1,35 | 2,30 | 4,30 |
Таблица 2
Атомные рефракции R D по Эйзенлору
| C | 2,418 | O | |
| H | 1,100 | в гидроксилах | 1,525 |
| F | 0,997 | в эфирах | 1,643 |
| Cl | 5,967 | в карбонилах | 2,211 |
| Br | 8,865 | N в аминах | |
| I | 13,900 | первичных | 2,322 |
| двойная связь C=C | 1,733 | вторичных | 2,502 |
| тройная связь C≡C | 2,391 | третичных | 2,840 |
| NO2 | 6,718 | CN | 6,136 |
Таблица 3
Рефракции связей R D
| C–С | 1,21 | C–H | 1,70 |
| С=С | 4,15 | C–Cl | 6,57 |
| С≡С | 6,03 | C–Br | 9,47 |
| C–O | 1,425 | C–I | 14,51 |
| C=O | 3,42 | C=S | 10,61 |
| C–N | 1,55 | O–H | 1,88 |
| C=N | 3,76 | N–H | 1,88 |
Контрольные вопросы
1. Что такое молекулярная рефракция?
2. Почему R считается характеристикой только молекулярного строения вещества?
3. Почему в рассматриваемых явлениях учитывается поляризация только за счет смещения электронов, а не за счет смещения атомов друг относительно друга или поворота молекул?
4. Чем определяется измерительный диапазон показателя преломления в методе полного внутреннего отражения и методе скользящего луча? Почему в одном приборе используются оба метода?
5. Какой самый большой показатель преломления можно измерить на конкретном рефрактометре?
6. Что означает выражение: относительный показатель преломления больше единицы?
Литература, использованная при подготовке пособия
1. Ландсберг Г. С. Оптика. М.: Наука, 1976.
2. Волькенштейн М. В. Молекулярная оптика. М.-Л: ГИТТЛ, 1951.
3. Гольдин Л. Л, Игошин Ф. Ф., Козел С. М и др. Лабораторные занятия по физике. Учебное пособие. М.: Наука, 1983.
4. Савельев И.В. Курс общей физики, 1978.
5. Иоффе Б.В. Рефрактометрические методы химии. Л.: Химия, 1974.
6. Физическая энциклопедия. Гл. ред. А.М.Прохоров. – М., Сов. энциклопедия. Т.1,4,5. 1988 – 1998.
