5 조 이찬희 노영훈 문성혁 김수인

굴 절 률

1. 실험 목적

2. 실험 이론

3. 실험장치 및 시약

4. 실험 방법

5. 실험 시 주의사항

6. 실험 결과

ONTENTSC

실험 목적1

1실험 목적

증류 탑의 이론단수 계산을 위해 test mixture 로 쓰이는 이성분들 (binarty components) 의 농도(weigh fraction = wt%, mole fraction) 를 측정할 수 있다는 것이다 .

실험 이론2

2실험 이론

굴절률 이란 ? 빛의 전달 속도는 매질에 따라 다르다 . 그러므로 서로 다른 매질을 통과 할 때 굴절이 생긴다 .

옆의 그림은 서로 다른 매질로의 빛의 이동으로 굴절이 생겨 우리가 보이는 위치보다 더 깊은 곳에 동전이 위치하는 것을 알 수 있다 .

2실험 이론

매질 1 에서 매질 2 로 빛이 나아갈 때 , 입사각을 θ1, 굴절각을 θ2 라 하면 , sinθ1/sinθ2=n12 라는 굴절의 법칙이 성립된다 .

n12 를 매질 1 에 대한 매질 2의 상대 굴절률

2실험 이론

ABBE 굴절계-E. 아베에 의해 고안된 장치로 주로 액체 점성체의 굴절률을 측정하는 광학기계

- 기울어진 두 직각 프리즘을 서로 마주보게 하고 그 사이의 시료인 액체의 얇은 층을 만든다 . 그 사이에 수렴광선을 입사시켜 임계각에 대응하여 발생하는 각을 측정하여 액체 시료의 굴절률을 구한다 .

실험 장치 및 시약3

3실험 장치 및 시약

ABBE 굴절계 전자저울 , 스포이드

항온조

3실험 장치 및 시약

시약 메탄올 (methanol), 증류수톨루엔 (toluene), 벤젠(benzene)

이소프로필알코올 (isopropyl alcohol) : 프리즘 닦이용

실험 방법4

4실험 방법

1. 샘플병을 전자저울에 올린 후 0 점을 맞춰준다 .

4실험 방법

2. Sample 만들기 다음 표의 무게 비율에 따라 각각 11 종류의 test mix-ture 를 준비하여 sample vial 에 보관한다 .

4실험 방법

2. Sample 만들기 다음 표의 무게 비율에 따라 각각 11 종류의 test mix-ture 를 준비하여 sample vial 에 보관한다 .

sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

증류수(g) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

메탄올(g) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

총 질량(g) 10

Test mixture 1 ( 증류수 와 메탄올 )

Test mixture 2 ( 벤젠과 톨루엔 ) sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

톨루엔(g) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

벤젠 (g) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10총 질량

(g) 10

4실험 방법

3. 항온조의 온도 점검항온조의 온도 조절부를 돌려 25 ℃ 로 맞추고 굴절계 프리즘 부와 연결되어 있는 digital 온도지시창의 온도가 요구하는 온도 25 ℃ 에 도달하였는 지 점검한다 .

< 항온조 전체 모습 >

<Digital 온도 지시창 >

4실험 방법

4. ABBE 굴절계 사용하여 측정 - 프리즘을 열고 iso-propyl alcohol 을 적신 깨끗한 종이 tissue 로 프리즘의 양쪽면을 부드럽게 닦고 blower 를 사용해 건조 시킨다 .

- 깨끗이 건조된 프리즘 표면에 스포이드를 사용하여 시료를 한 방울 떨어뜨린다 .

4실험 방법

4. ABBE 굴절계 사용하여 측정- 프리즘 덮개를 덮고 접안경에 밝은 부분과 어두운 부분 사이의 경계가 나타날 때 까지 Measurement knob( 측정 손잡이 , 빨간점선부분 )을 돌린다

4실험 방법

4. ABBE 굴절계 사용하여 측정- 눈금을 읽기 전에 먼저 색 보상 손잡이 ( 파란점선부분 ) 를 이용하여 두 색의 경계면이 선명해 지도록 조절한다 .

4실험 방법

4. ABBE 굴절계 사용하여 측정- Measurement konb( 측정손잡이 , 빨간점선부분 ) 를 조절하여 두 색의 경계면이 X 교차점의 중앙에 오도록 한다 .

4실험 방법

4. ABBE 굴절계 사용하여 측정- X 자선 교차점과 색 경계선이 잘 일치하도록 미세조정하고 굴절률을 읽는다 .

실험 시 주의사항5

5실험 시 주의사항

-굴절계 사용시 가장 주의해야 할 점은 먼지이다 . 먼지가 프리즘 위에 있으면 굴절계를 교체해야 할 정도로 프리즘 표면에 큰 흠집을 내게 되므로 주의 해야 한다 .

- 사용 후 주 프리즘 (main prism, ①) 과 부프리즘 (secondary prism, ②) 사이에 clean dry tissue(③) 를 끼워 놓도록 한다 .

5실험 시 주의사항

- 시약을 옮기는데 사용한 스포이드는 항상 아세톤으로 세척하고 질소로 건조하여 시약이 섞이지 않도록 한다 .

- 시료 안이 비 균일적일 경우 경계선이 흐려질 수 있다 . 이때 , 시료를 잘 섞어서 균일하게 만들어야 측정 가능하다 .

5실험 시 주의사항

- 항온조의 호스에 공기가 차 있으면 물이 순환되지 않으므로 실험 전에 미리 물을 순환시켜서 확인하여야 한다 .

- 실험기기가 사용되지 않을 때는 비닐 커버를 씌어서 청결히 보관한다 .

실험 결과6

6실험 결과

Test mixture 1 ( 증류수 와 메탄올 ) sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

증류수(g)

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.01

3.00

2.00

1.01

0.00

메탄올(g)

0.00

1.00

2.00

3.01

4.01

5.00

6.00

7.00

8.00

8.99

10.00

20℃ 기준 증류수 굴절률 (1.33) 메탄올 굴절률 (1.329)

sample굴절률 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

굴절률 1.3327 1.335 1.337

61.338

61.340

41.341

21.340

91.340

1 1.338 1.3348

1.3272

실험결과 ①

sam-pleMol%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

증류수(mol%)

100.0

94.11

87.67

80.57

72.73

63.99

54.23

43.24

30.77

16.50 0

메탄올(mol%) 0 5.89 12.3

319.4

327.2

736.0

145.7

756.7

669.2

383.5

0100.

0

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.3200

1.3250

1.3300

1.3350

1.3400

1.3450 1.3412

1.3272

f(x) = − 4.33809985606E-06 x² + 0.0003765365556 x + 1.3330463377744

메탄올의 몰 %

굴

절

률

6실험 결과

Test mixture 1 ( 증류수 와 메탄올 ) sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

증류수(g)

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.01

3.00

2.00

1.01

0.00

메탄올(g)

0.00

1.00

2.00

3.01

4.01

5.00

6.00

7.00

8.00

8.99

10.00

20℃ 기준 증류수 굴절률 (1.33) 메탄올 굴절률 (1.329)

sample굴절률 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

굴절률 1.3328 1.336 1.337

61.338

61.340

31.341

41.341

31.340

6 1.339 1.3348

1.3272

실험결과 ②

sam-pleMol%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

증류수(mol%)

100.0

94.11

87.67

80.57

72.73

63.99

54.23

43.24

30.77

16.50 0

메탄올(mol%) 0 5.89 12.3

319.4

327.2

736.0

145.7

756.7

669.2

383.5

0100.

0

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.3200

1.3250

1.3300

1.3350

1.3400

1.3450 1.3414

1.3272

f(x) = − 0.0000044180094046 x² + 0.0003840282645 x + 1.3332331170798

메탄올의 몰 %

굴

절

률

6실험 결과

Test mixture 1 ( 증류수 와 메탄올 ) sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

증류수(g)

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.01

3.00

2.00

1.01

0.00

메탄올(g)

0.00

1.00

2.00

3.01

4.01

5.00

6.00

7.00

8.00

8.99

10.00

20℃ 기준 증류수 굴절률 (1.33) 메탄올 굴절률 (1.329)

sample굴절률 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

굴절률 1.3329 1.335 1.337

61.338

61.340

31.341

41.341

31.340

6 1.339 1.3348

1.3272

실험결과 ③

sam-pleMol%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

증류수(mol%)

100.0

94.11

87.67

80.57

72.73

63.99

54.23

43.24

30.77

16.50 0

메탄올(mol%) 0 5.89 12.3

319.4

327.2

736.0

145.7

756.7

669.2

383.5

0100.

0

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.3200

1.3250

1.3300

1.3350

1.3400

1.3450 1.3414

1.3272

f(x) = − 0.0000044922128517 x² + 0.0003941010892 x + 1.3329338171112

메탄올의 몰 %

굴

절

률

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.3200

1.3250

1.3300

1.3350

1.3400

1.3450

f(x) = − 0.0000044180094046 x² + 0.0003840282645 x + 1.3332331170798

①실험 ②실험Polynomial ( ②실험 ) ③실험

메탄올의 몰 %

굴

절

률

6실험 결과

Test mixture 2 ( 벤젠과 톨루엔 ) sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

톨루엔(g)

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.01

3.00

2.00

1.01

0.00

벤젠 (g) 0.00

1.00

2.00

3.01

4.01

5.01

6.01

7.00

8.01

8.99

10.00

20℃ 기준 벤젠 굴절률 (1.5011) 톨루엔 굴절률 (1.49693)

sample굴절률 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

굴절률 1.4940

1.4944

1.4945

1.4950

1.4951

1.4955

1.4958

1.4961

1.4965

1.4971

1.4979

실험결과 ①

sam-pleMol%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

톨루엔(mol%)

100.0

91.37

82.54

73.34

63.87

54.14

44.03

33.60

22.74

11.57 0

벤젠 (mol%) 0 8.63 17.4

626.6

636.13

45.86

55.97

66.40

77.26

88.43

100.0

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.4900 1.4910 1.4920 1.4930 1.4940 1.4950 1.4960 1.4970 1.4980 1.4990 1.5000

1.494

1.4979

f(x) = 3.65112187205937E-05 x + 1.4941130861029

벤젠의 몰 %

굴

절

률

6실험 결과

Test mixture 2 ( 벤젠과 톨루엔 ) sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

톨루엔(g)

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.01

3.00

2.00

1.01

0.00

벤젠 (g) 0.00

1.00

2.00

3.01

4.01

5.01

6.01

7.00

8.01

8.99

10.00

20℃ 기준 벤젠 굴절률 (1.5011) 톨루엔 굴절률 (1.49693)

sample굴절률 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

굴절률 1.4935

1.4940

1.4946

1.4951

1.4954

1.4957

1.4962

1.4965

1.4970

1.4974

1.4981

실험결과 ②

sam-pleMol%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

톨루엔(mol%)

100.0

91.37

82.54

73.34

63.87

54.14

44.03

33.60

22.74

11.57 0

벤젠 (mol%) 0 8.63 17.4

626.6

636.13

45.86

55.97

66.40

77.26

88.43

100.0

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.4900 1.4910 1.4920 1.4930 1.4940 1.4950 1.4960 1.4970 1.4980 1.4990 1.5000

1.4935

1.4981

f(x) = 4.30611979694012E-05 x + 1.49398690109985

벤젠의 몰 %

굴

절

률

6실험 결과

Test mixture 2 ( 벤젠과 톨루엔 ) sam-ple질량

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

톨루엔(g)

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.01

3.00

2.00

1.01

0.00

벤젠 (g) 0.00

1.00

2.00

3.01

4.01

5.01

6.01

7.00

8.01

8.99

10.00

20℃ 기준 벤젠 굴절률 (1.5011) 톨루엔 굴절률 (1.49693)

sample굴절률 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

굴절률 1.4936

1.4939

1.4945

1.4948

1.4953

1.4957

1.4960

1.4963

1.4972

1.4975

1.4979

실험결과 ③

sam-pleMol%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

톨루엔(mol%)

100.0

91.37

82.54

73.34

63.87

54.14

44.03

33.60

22.74

11.57 0

벤젠 (mol%) 0 8.63 17.4

626.6

636.13

45.86

55.97

66.40

77.26

88.43

100.0

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.4900 1.4910 1.4920 1.4930 1.4940 1.4950 1.4960 1.4970 1.4980 1.4990 1.5000

1.4936

1.4979

f(x) = 4.34781536050788E-05 x + 1.49389688191881

벤젠의 몰 %

굴

절

률

6실험 결과

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.4900 1.4910 1.4920 1.4930 1.4940 1.4950 1.4960 1.4970 1.4980 1.4990 1.5000

f(x) = 4.30611979694012E-05 x + 1.49398690109985

①실험 Logarithmic ( ①실험 ) ②실험Linear ( ②실험 ) ③실험

벤젠의 몰 %

굴

절

률

감사합니다