Измерение показателя преломления на рефрактометре ИРФ-22

На рис.1 показан ход лучей на границе двух фаз. Если a – угол падения, а b–угол преломления, то показатель преломления дается формулой:

При некотором α = α₀ угол β примет максимальное значение β = 90^о. В этом случае луч, дойдя до поверхности раздела, далее пойдет вдоль этой поверхности. Поскольку sin b = sin 90^о = 1, то показатель преломления

Если направить луч в среде Х под углом α > α₀, то он вообще не попадет в среду Y, отразившись от поверхности раздела (рис. 1). Это явление называется полным внутренним отражением, а угол α₀ носит название предельного угла.

Рис. 1. Ход лучей на границе двух фаз

На измерении предельного угла основано действие рефрактометра Аббе, применяемого для определения показателя преломления жидкостей и твёрдых тел. Рефрактометр Аббе и его современная модель ИРФ-22 предназначены для быстрого определения показателей преломления малых количеств жидкостей. Их важнейшая особенность состоит в использовании “белого“ света (дневного или электрического) причём отсчёт по прибору даёт показатель преломления – n_D, измеренный для монохроматического света жёлтой линии D в спектре натрия.

Главной частью рефрактометра Аббе (рис.2) являются две прямоугольные призмы, сложенные диагональными плоскостями, между которыми помещается небольшое количество жидкости (1 – 2 капли).

Перед началом работы поверхности обеих призм осторожно протирают мягкой тряпочкой или фильтровальной бумагой, чтобы не повредить полированную поверхность измерительной призмы (I), затем наносят на нее 1-2 капли исследуемой жидкости. Плоскости призм прижимаются друг к другу, и жидкость растекается между ними тонким слоем толщиной 0,1 – 0,2 мм.

Рис. 2. Ход лучей в рефрактометре Аббе

Грань одной из призм освещается рассеянным светом, отражённым от зеркала. Лучи света проходят через призму, слой жидкости, вторую призму и, выходя наружу, попадают в зрительную трубу (рис. 2).

Поворачивая призмы относительно источника света, можно добиться такого их положения, что часть лучей, вошедших в первую призму, испытывает полное внутреннее отражение на границе раздела призма – слой жидкости и вследствие этого не попадёт ни во вторую призму, ни в зрительную трубу. Другая часть лучей, падающих на границу раздела призма – слой жидкости под углами, меньшими предельного, в зрительную трубу попадёт, в результате чего одна часть поля зрения окажется неосвещённой, а другая – освещённой. В процессе измерения перекрестие (или штрих) в окуляре рефрактометра следует совместить с чёткой границей раздела тёмной и светлой областей поля зрения.

При использовании "белого" света для измерения показателя преломления резкой границы света и тени в поле зрения не будет, так как вследствие дисперсии появится ряд границ различных цветов спектра. Устранение этого явления (ахроматизация) производится с помощью компенсатора, расположенного в нижней части зрительной трубы. Компенсатор состоит из двух призм, которые могут вращаться вокруг общей оси в противоположных направлениях. Когда на компенсатор попадает разложенный на составные части свет, можно подобрать такое относительное положение призм компенсатора, при котором их суммарная дисперсия равна по величине и противоположна по знаку дисперсии светового пучка, прошедшего через призменный блок рефрактометра. Разложенный ранее пучок при этом вновь соберётся в белый луч, направление которого совпадёт с неизменным направлением жёлтого луча.

Отсчёт по шкале рефрактометра производят с точностью до тысячных долей. По окончании отсчёта поверхности призм протирают фильтровальной бумагой, промывают спиртом или эфиром, вновь вытирают и оставляют призмы раскрытыми на 2 - 3 мин для просушки.

Приложение 2

Дата добавления: 2017-02-01