簡易方法測量擴散係數

科展類別
臺灣國際科展作品
屆次
2010 年
科別
物理與太空科學科
得獎情形
一等獎;美國正選代表:美國第61屆國際科技展覽會
學校名稱
國立嘉義高級中學
指導老師
李文堂
作者
黃宇晟
關鍵字
折射率梯度、擴散、擴散係數

摘要或動機

溶液和水置於同一容器中,當溶液中的溶質向上擴散時,溶液的濃度會隨著\r
高度改變,形成濃度梯度以及折射率梯度dy/dn。\r
寬度a 的透明方形盒,下方盛溶液,上方加入水,雷射光照射和鉛直成45°\r
的玻璃棒,再照射方形盒時,由於溶液的折射率梯度,雷射光在屏上形成鐘形曲\r
線,向下偏Z 的距離,r 為容器至?的距離,ar/Z=dy/dn 。\r
兩液原始交界處(y=0)鐘形曲線最低位置(Z)隨著時間(t)改變,測量Z 及t 作1/Z平方-t圖,由其斜率可算出擴散係數D。\r
濃度較高的二元混合液,例如甘油水溶液,當其重量百分率濃度未超過70%\r
時,擴散係數仍不隨濃度改變;但在屏上所形成的鐘形曲線,其最大偏折點不但\r
逐漸上升,還向甘油方偏移。測量偏移點所對應的液高(y),以及經歷時間(t);\r
y平方= 2Dt,作y-√?? 圖,由其斜率亦可算出甘油的擴散係數。


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