ANÁLISIS DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN EN INTERFASES DE LÍQUIDOS MISCIBLES

ANÁLISIS DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN EN INTERFASES DE LÍQUIDOS MISCIBLES Víctor Vidaurre GinerFernando Hueso González3º de Física – UVEG

ÍNDICE • Fundamentos teóricos • Índice de refracción • Interfases entre líquidos • Procedimiento experimental • Montaje del sistema haz láser – lente cilíndrica – cubeta – pantalla • Toma de medidas • Tratamiento de datos • Análisis de las curvas de desviación del haz láser • Diferencia de índices de refracción entre líquidos • Conclusiones • Bibliografía 2

INDICE DE REFRACIÓN FUNDAMENTOS TEÓRICOS 3

FUNDAMENTOS TEÓRICOS INTERFASES ENTRE LÍQUIDOS • Región plana de contacto entre líquidos miscibles • Más denso por debajo del menos denso, diferentes n • Concentración relativa varía gradualmente con la altura  grad(n) • Interfase  Medio heterogéneo estratificado • Rayo se curva hacia regiones con mayor índice (gradual, lineal) • Aproximación paraxial, incidencia normal, espesor pequeño • Aproximación dn/ds = 0 • dn/dy = n / ρ • Desviación nula si dn/dy = 0 (ρ = ∞)  homogéneo • Desviación máxima si dn/dy en la interfase máximo • Cubeta (e) y pantalla de observación (a) • Desviación z en función de altura y en el medio estratificado • n(y) – n(0) = 1/ae ·A(y)  n2 – n1 = 1/ae ·At • Constancia del área con el tiempo, zmax menor, mayor anchura (más mezcla) 4

MONTAJE PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL • a = 109,5 ± 0,5 cm • b = 131,5 ± 0,5 cm • e = 2,5 ± 0,1 cm 5

TOMA DE DATOS PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 6

TOMA DE DATOS ( Análisis de datos) Introducimos el nombre del fichero donde tenemos los datos de Z(x) y el fichero donde guardará la áreas parciales A(x) en el programa “Índice”. El área total A’t nos la da “Índice” Representamos con el Kyplot A(x) Borramos todos los datos con el programa “Borrar datos” Con esta fórmula obtenemos la diferencia de índices de refracción A partir del índice de refracción podemos calcular la concentración relativa de dos líquidos: PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 7

ANÁLISIS Cálculo del área bajo la curva (Áreas parciales) Análisis de la variación de la curva con el tiempo: I,II,III = 0,15,30 min Comprobación de constancia del área Estudio de la forma de la curva en función de los líquidos problema Diferencia de índices de refracción entre ambos pares de líquidos Análisis de errores Se espera una región donde los líquidos se mezclen, y haya un índice de refracción “medio” según la concentración de cada líquido + grad (n) Al haber una variación gradual de la concentración en la interfase, habrá también una variación de índice  desviaciones bruscas del haz láser A medida que pase el tiempo  más mezcla, gradiente menor  < z TRATAMIENTO DE DATOS 8

ACIDO ACÉTICO – AGUA (I.1) TRATAMIENTO DE DATOS 9

ACIDO ACÉTICO – AGUA (I.1) TRATAMIENTO DE DATOS • A’t=498mm2 11

AGUA – ETANOL (II.1) TRATAMIENTO DE DATOS 16

AGUA - ETANOL (II.1) TRATAMIENTO DE DATOS • A’t=-590mm2 17

ÁCIDO ACÉTICO - AGUA – ETANOL (III.1) TRATAMIENTO DE DATOS 20

ÁCIDO ACÉTICO - AGUA – ETANOL (III.1) TRATAMIENTO DE DATOS • A’t =-70 mm2 • A’t3=-553mm2 • A’t1= 483mm2 21

ÁCIDO ACÉTICO - AGUA – ETANOL (III.2) TRATAMIENTO DE DATOS • A’t =-6 mm2 • A’t3=-444mm2 • A’t1= 438mm2 22

ÁCIDO ACÉTICO - AGUA – ETANOL (III.3) TRATAMIENTO DE DATOS 23

ÁCIDO ACÉTICO - AGUA – ETANOL (III.3) TRATAMIENTO DE DATOS • A’t =-16 mm2 • A’t3=-409mm2 • A’t1= 393 mm2 24

DIFERENCIA DE ÍNDICES DE REFRACCIÓN TRATAMIENTO DE DATOS • Datos tabulados extraídos del Handbook of Chemistry and Physics(90th Edition) http://www.hbcpnetbase.com/ 25

DIFERENCIA DE ÍNDICES DE REFRACCIÓN TRATAMIENTO DE DATOS 26

CONCLUSIÓN CONCLUSIONES Consistencia entre distintas medidas Inconstancia del área cabe dentro de error de la medida Desviación Δn respecto a esperado teóricamente  Errores sistemáticos Procedimiento • Alineación vertical incorrecta del láser • Ángulo de 45º • Vertido líquido • Tiempo de medida • Error en z para pendientes grandes, trazo línea recta • Papel milimetrado de mala calidad • Grosor del haz  doble error por dibujar y medir Tratamiento • Media de las tres áreas (error de dispersión) • Cálculo del área no tiene en cuenta error de cada medida • Acumulación del error debido al elevado nº de medidas (no da más precisión), error acumulado coincide con desviaciones del área  27 

CONCLUSIÓN CONCLUSIONES • Premisas • Concentración de la mezcla (+ efecto de las burbujas de aire) • Grosor de la cubeta (refracción en ambas caras) • Error predominante  Grosor de la línea • Depende de dónde dibujes puntos • Si utilizas el área exterior se obtienen valores más compatibles en algunos casos (aprox.) • Valores tabulados con error considerable, dada la imprecisión en el porcentaje de las mezclas... • Faltaría explicar la incompatibilidad en la triple interfase  ¿Error en las concentraciones marcadas? • Formas de mejorar  28 

CONCLUSIONES MEJORAS  29 

ANÁLISIS DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN EN INTERFASES DE LÍQUIDOS MISCIBLES Víctor Vidaurre Giner vicvigi/o\alumni.uv.esFernando Hueso González ferhue/o\alumni.uv.es3º de Física – UVEG • Bibliografía • Guión de Técnicas Experimentales de Óptica (2009, Fac. Física Valencia) • F.A. Jenkins y H.E. White, Fundamentos de Óptica (Aguilar, 1964) • Wikipedia

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