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액체의 굴절률 사전보고서
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1. 실험 목적 및 이론
실험 목적 : Abbe 굴절계를 이용하여 농도 변화에 따른 알코올의 굴절률을 측정하고, 농도와 굴절률과의 관계를 조사한다.
이론 : 액체에 광선이 입사되어 굴절되는 정도를 굴절률이라고 한다. 굴절률은 어느 온도에서 시료유지에 들어가는 광선의 입사각의 tan값과 굴절각의 tan값의 비를 말하는데 이 굴절률을 측정함으로서 그 물질의 순도나 농도 등을 알 수 있다.
빛이 진공 중에서 물질 중으로 진행할 때 그 진로는 굴절한다. 입사각을 I, 굴절각을 r이라하면,
sin I
= n 로 된다.
sin r
n은 물질의 종류, 압력, 온도 및 빛의 파장에 따라 정해지는 정수로서 굴절률이라 한다. 굴절률의 측정에는 여러 가지 방법이 있으나 여기서는 액체의 굴절률 측정에 널리 사용되고 있는 Abbe굴절률에 의한 측정법을 기술한다. Abbe의 굴절계는 굴절률이 다른 두 상간의 반사체를 이용한 것이다. 평면에서 상접하는 굴절률 n, no(no`n)의 두 상 A,B에 있어서 전반체의 모양은 밑에 그림 (a), (b)와 같다. 임계각을 C라 하면, n = nosinC 시야는 오른편에 표시된 원가 같으므로, 임계각 C를 구하면 n / no를 알 수 있다.
이 그림은 전반사를 이용한 Abbe굴절계의 원리를 나타낸 것이다. 보조 프리즘과 기초 프리즘 (둘다 굴절률은 no) 사이에 굴절률 n의 액체의 박층(두께는 0.1mm)을 만든다. 보조 프리즘에서 입사한 광선은 액층에 따라 진행한 것을 한게로 해서 기초 프리즘에 들어와 굴절하여 공기 중으로 나가서 망원경에 들어간다. 기초 프리즘에서 굴절각은 망원경을 이동하여 시야가 명암 두 부분으로 나누어지는 위치에서 구해진다. 이 때 액체의 굴절률 n은
n = sin √ (n²o - sin²β) - cos sinβ
Abbe굴절계에서는 망원경에 있는 눈금이 β가 아니고 직접 Na의 D선에 대한 값 nD가 구해진다.
2. 기구 및 시약
Abbe의 굴절계, 광원, 항온조, 시료
Abbe의 굴절계 : 액체 및 고체 시료를 측정할 수 있는 굴절계로 관측부에 대하여 회전하는 2개의 유리제 프리즘을 가지고 또한 백색광을 쓰더라도 나트륨의 D선에 대한 굴절률(nD)을 측정할 수 있도록 직시 프리즘을 가지고 있는 점에 특징이 있다. 액체시료를 측정하는 경우에는 2개의 프리즘 사이에 측정 액을 채우고 이것을 프리즘과 연결되어 있는 가동자루를 움직여 관측부에 대하여 회전시켜 관측부 접안경의 시야에 관찰되는 전반사의 임계각을 가리키는 빛의 명암의 경계를 시야 내의 십자 선에 일치시킨 뒤 굴절률을 측정한다. 백색광을 쓴 경우에는 접안경 시야에서 명암의 경계가 불명료하기 때문에 직시 프리즘을 회전하여 분광색을 보상하고 명료한 경계를 얻는다. 항온 액체를 프리즘을 지지하는 금속성 테안에서 순화시키는 것에 의해 임의의 온도에서 측정할 수 있다. 접안경의 시야 내에 굴절률 눈금이나 당도눈금이 나타나는 것이 많고 굴절률 측정범위는 nD = 1.3~1.7, 눈금 정밀도는 ± 0.0001 ~0.0002 정도이다. n ＜ no으로 하고 측정물질 측에서 빛을 입사하여 기지물질 중의 임계각 C를 측정하여 n = nosinC에서 구하도록 되어 있다. 또, 측정하려는 물질로 프리즘을 만들어 분광계를 사용하여 굴절각을 측정해 구하면 높은 정밀도를 얻을 수가 있다.
3. 실험 방법
1) 항온조의 온도보다 펌프로 정온의 물을 보내어 측정부의 온도를 일정하게 유지한다. 항온조의 온도는 측정온도 보다 1~2℃ 높게 해 둔다.
2) 시료실의 clamp를 늦추어 보조 프리즘이 수평이 되도록 열고 시료 액체를 몇 방울 적하한다. 기기의 상부를 움직여 액이 흐르지 않게 하고 기초 프리즘을 움직여 clamp로 고정한다. 새어나온 액은 gaze로 닦는다.
3) 망원경을 보면서 처음에는 크게 움직여서 광원에서 빛이 입사되도록 반사경을 조절한다. 측정조절나사를 천천히 움직여 명암이 경계가 시야의 교차선의 교점에 맞도록 조절한다. 이때 눈금에 나타나는 것이 구하는 nD이다.
4) 측정이 끝난 뒤에는 시료실을 열고 시료를 잘 닦아서 청결하게 해둔다.
4. 결과 및 토의
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=17034447&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 4 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 액체의 굴절률 사전보고서
파일이름 : 액체의 굴절률 사전보고서.hwp
키워드 : 액체,굴절률,사전,액체의,사전보고서
자료No(pk) : 17034447
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1. 실험 목적 및 이론
실험 목적 : Abbe 굴절계를 이용하여 농도 변화에 따른 알코올의 굴절률을 측정하고, 농도와 굴절률과의 관계를 조사한다.
이론 : 액체에 광선이 입사되어 굴절되는 정도를 굴절률이라고 한다. 굴절률은 어느 온도에서 시료유지에 들어가는 광선의 입사각의 tan값과 굴절각의 tan값의 비를 말하는데 이 굴절률을 측정함으로서 그 물질의 순도나 농도 등을 알 수 있다.
빛이 진공 중에서 물질 중으로 진행할 때 그 진로는 굴절한다. 입사각을 I, 굴절각을 r이라하면,
sin I
= n 로 된다.
sin r
n은 물질의 종류, 압력, 온도 및 빛의 파장에 따라 정해지는 정수로서 굴절률이라 한다. 굴절률의 측정에는 여러 가지 방법이 있으나 여기서는 액체의 굴절률 측정에 널리 사용되고 있는 Abbe굴절률에 의한 측정법을 기술한다. Abbe의 굴절계는 굴절률이 다른 두 상간의 반사체를 이용한 것이다. 평면에서 상접하는 굴절률 n, no(no`n)의 두 상 A,B에 있어서 전반체의 모양은 밑에 그림 (a), (b)와 같다. 임계각을 C라 하면, n = nosinC 시야는 오른편에 표시된 원가 같으므로, 임계각 C를 구하면 n / no를 알 수 있다.
이 그림은 전반사를 이용한 Abbe굴절계의 원리를 나타낸 것이다. 보조 프리즘과 기초 프리즘 (둘다 굴절률은 no) 사이에 굴절률 n의 액체의 박층(두께는 0.1mm)을 만든다. 보조 프리즘에서 입사한 광선은 액층에 따라 진행한 것을 한게로 해서 기초 프리즘에 들어와 굴절하여 공기 중으로 나가서 망원경에 들어간다. 기초 프리즘에서 굴절각은 망원경을 이동하여 시야가 명암 두 부분으로 나누어지는 위치에서 구해진다. 이 때 액체의 굴절률 n은
n = sin √ (n²o - sin²β) - cos sinβ
Abbe굴절계에서는 망원경에 있는 눈금이 β가 아니고 직접 Na의 D선에 대한 값 nD가 구해진다.
2. 기구 및 시약
Abbe의 굴절계, 광원, 항온조, 시료
Abbe의 굴절계 : 액체 및 고체 시료를 측정할 수 있는 굴절계로 관측부에 대하여 회전하는 2개의 유리제 프리즘을 가지고 또한 백색광을 쓰더라도 나트륨의 D선에 대한 굴절률(nD)을 측정할 수 있도록 직시 프리즘을 가지고 있는 점에 특징이 있다. 액체시료를 측정하는 경우에는 2개의 프리즘 사이에 측정 액을 채우고 이것을 프리즘과 연결되어 있는 가동자루를 움직여 관측부에 대하여 회전시켜 관측부 접안경의 시야에 관찰되는 전반사의 임계각을 가리키는 빛의 명암의 경계를 시야 내의 십자 선에 일치시킨 뒤 굴절률을 측정한다. 백색광을 쓴 경우에는 접안경 시야에서 명암의 경계가 불명료하기 때문에 직시 프리즘을 회전하여 분광색을 보상하고 명료한 경계를 얻는다. 항온 액체를 프리즘을 지지하는 금속성 테안에서 순화시키는 것에 의해 임의의 온도에서 측정할 수 있다. 접안경의 시야 내에 굴절률 눈금이나 당도눈금이 나타나는 것이 많고 굴절률 측정범위는 nD = 1.3~1.7, 눈금 정밀도는 ± 0.0001 ~0.0002 정도이다. n ＜ no으로 하고 측정물질 측에서 빛을 입사하여 기지물질 중의 임계각 C를 측정하여 n = nosinC에서 구하도록 되어 있다. 또, 측정하려는 물질로 프리즘을 만들어 분광계를 사용하여 굴절각을 측정해 구하면 높은 정밀도를 얻을 수가 있다.
3. 실험 방법
1) 항온조의 온도보다 펌프로 정온의 물을 보내어 측정부의 온도를 일정하게 유지한다. 항온조의 온도는 측정온도 보다 1~2℃ 높게 해 둔다.
2) 시료실의 clamp를 늦추어 보조 프리즘이 수평이 되도록 열고 시료 액체를 몇 방울 적하한다. 기기의 상부를 움직여 액이 흐르지 않게 하고 기초 프리즘을 움직여 clamp로 고정한다. 새어나온 액은 gaze로 닦는다.
3) 망원경을 보면서 처음에는 크게 움직여서 광원에서 빛이 입사되도록 반사경을 조절한다. 측정조절나사를 천천히 움직여 명암이 경계가 시야의 교차선의 교점에 맞도록 조절한다. 이때 눈금에 나타나는 것이 구하는 nD이다.
4) 측정이 끝난 뒤에는 시료실을 열고 시료를 잘 닦아서 청결하게 해둔다.
4. 결과 및 토의
자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=17034447&sid=sanghyun7776&key=
[문서정보]
문서분량 : 4 Page
파일종류 : HWP 파일
자료제목 : 액체의 굴절률 사전보고서
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