Robert Maniura

Sprawozdanie z ćwiczenia nr B-7: Refrakcja.

1. Wstęp teoretyczny:

W szybkozmiennych polach o częstościach 1014 Hz, co odpowiada falom promieniowania widzialnego, atomy tworzące szkielet cząsteczki są już zbyt bezwładne, by przesuwać się przy zmianach kierunku pola. Przy tak wysokich częstościach zanika, więc nie tylko polaryzacja orientacyjna, ale i część indukowanej, a polaryzowalność molowa jest wówczas ograniczona wyłącznie do polaryzowalności elektronowej Pe.

W obszarze częstości optycznych nie jest oczywiście możliwe wyznaczanie stałej dielektrycznej e przez pomiar pojemności kondensatorów. Mierzy się natomiast dla badanego ośrodka współczynnik załamania nD monochromatycznego światła o częstości n i stąd otrzymuje wartość e odpowiadającą tej częstości, na mocy zależności: e = n2 wynikającej z teorii fal elektromagnetycznych Maxwella.

Wobec tego, że przy częstościach fal świetlnych zachodzą tylko przesunięcia elektronów w cząsteczkach, można obliczyć molową polaryzowalność elektronową Pe wyznaczając doświadczalnie wielkość wprowadzoną przez L. Lorenza i H. A. Lorentza zwaną refrakcją molową ( R ):

Ponieważ jednak nD jest funkcją częstości promieniowania n, więc wartość R zależy też od n. Chcąc dokładnie obliczyć Pe należy ekstrapolować wartość nD lub R wyznaczone zwykle przy użyciu światła widzialnego, do wartości odpowiadających n = 0:

Ekstrapolowaną wartość R oblicza się na podstawie wzorów wynikających z teorii dyspersji, bądź uzyskuje na podstawie graficznej ekstrapolacji wartości nD zmierzonych dla różnych długości fal. Jednakże w wielu przypadkach rezygnuje się z dość uciążliwej ekstrapolacji, która zmienia wartość R stosunkowo niewiele i przyjmuje się Pe = R, gdzie R obliczone jest na podstawie wartości nD wyznaczonej dla wybranej długości fali światła widzialnego (najczęściej dla promieniowania linii D widma atomów sodu nD).

2.    Opracowanie wyników:

Obliczam refrakcje molowe i refrakcje właściwe na podstawie uzyskanych wyników, dla obliczenia refrakcji molowej korzystam ze wzoru: gdzie: n - współczynnik załamania światła; M - masa molowa; d  - gęstość; dla obliczenia refrakcji właściwej korzystam ze wzoru:

dla temperatury 25oC

dla temperatury 30oC

dla temperatury 35oC