Устройство и работа рефрактометра

Принцип действия рефрактометра АББЕ основан на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления.

Основной узел рефрактометра АББЕ (модель ИРТ – 464) состоит из двух призм (рис. 4). Призма II с матовой гранью А₁С₁ является осветительной, а призма I с полированной гранью АВ – измерительной. Между призмами помещается исследуемая жидкость. Лучи света падают на грань А₁В₁, преломляются и попадают на матовую поверхность А₁С₁. Матовая поверхность рассеивает лучи, и в измеряемую жидкость входят лучи разных направлений, далее они проходят сквозь слой исследуемой жидкости и падают на поверхность АВ измерительной призмы. Если рассмотреть произвольную точку О на поверхности АВ, то лучи, входящие в измерительную призму в этой точке, имеют разные углы падения – от 0 до π/2. Так как жидкости, исследуемые с помощью рефрактометра, имеют показатель преломления меньше показателя преломления стекла измерительной призмы, то для каждого из этих лучей угол преломления будет меньше угла падения (r < i). При i= π/2 угол преломления достигает своего максимального значения r_max, которое, согласно закону Снеллиуса, равно

r_max = arcsin( )< .

Так как , то при рассмотрении пучка лучей, выходящих из измерительной призмы в зрительную трубу, видно, что нижняя часть поля зрения трубы освещена, а верхняя остается темной. Граница светотени, наблюдаемая в окуляр, соответствует предельному углу преломления жидкости.

Оптическая схема.

Оптическая схема рефрактометра (рис. 5) состоит из рефрактометрического блока, представляющего собой осветительную 1 и измерительную 2 призмы, поворотного зеркала 3, призмы прямого зрения 4, 5, и 6, линз объектива 7, 8, шкалы 9, линз окуляра 10, 11, 12, 13. Призма прямого зрения предназначена для устранения окрашенности границы раздела светотени и имеет возможность поворота вокруг своей оси на угол ± 45⁰.

Конструкция.

Конструктивно рефрактометр ИРТ – 464 состоит из окуляра 1, рукоятки 3, кольца 2, служащего для устранения окрашенности границы раздела светотени рефрактометрического блока 4, трубы 5 и стойки 7 (рис. 6). Рефрактометрический блок включает в себя измери­тельную и осветительную призмы, вмонтированные в оп­равы, шарнирно соединенные между собой. Для нанесения жидкости на измерительную призму, оправа осветительной призмы откидывается с помо­щью рукоятки 3. В корпусе трубы установлены окуляр, шкала, объектив, призма пря­мого зрения, диафрагма и по­воротное зеркало. Прибор имеет две шкалы – БЕЛОК (ле­вая) и n_D (правая). Первая служит для определения содержания белка в молоке, вторая – для измерения показателей пре­ломления (индекс D указывает на то, что это показатель пре­ломления света с длиной волны, соответствующей D – линии натрия, λ = 598,3 нм).

Из-за дисперсии в измерительной и осветительной призмах и исследуемой жидкости граница светотени приобретает цветную окраску, что затрудняет определение показателя преломления. Для устранения окраски в корпусе зрительной трубы установлена призма прямого зрения (призма Амичи). Вращением этой призмы добиваются того, чтобы ее дисперсия компенсировала дисперсию света в жидкости, а также измерительной и осветительной призмах. Устранение окрашенности границы раздела светотени, достигается поворотом кольца 2 по часовой или против часовой стрелки.

Порядок выполнения работы

1. Откинуть осветительную призму, тщательно протереть поверхности ватным тампоном, смоченным дистиллированной водой.

2. На поверхность измерительной призмы пипеткой нанести одну- две капли 2% раствора сахара. Плавно наложить и притереть осветительную призму на измерительной.

3. С помощью кольца 1 сфокусировать окуляр на линию раздела света и тени в поле зрения. Поворотом кольца 2 устранить в поле зрения окрашенность границы.

4. Снять отсчет по шкале показателя преломления (шкала n_D, справа) с точностью до 4-х знаков после запятой. Измерения повторить три раза и подсчитать среднеарифметическое значение. Полученные значения занести в таблицу 1.

5. Измерить показатель преломления остальных растворов согласно пунктам 2-4.

6.Пользуясь среднеарифметическими значениями, построить график зависимости показателя преломления от концентрации раствора: n = f(c).

7. Сравнить полученный график с уравнением (3). Определить по графику постоянную F и показатель преломления воды n₀.

8. Оформить работу в соответствии с правилами оформления.

Таблица 1

Концентрация раствора с [%]	Показатель преломления, n
n1	n2	n3	nср

Контрольные вопросы

1. Законы отражения и преломления света.

2. Абсолютный и относительный показатели преломления, их физический смысл.

3. Явление полного внутреннего отражения. Понятие предельного угла падения.

4. Устройство и принцип действия рефрактометра АББЕ.

Лабораторная работа 301а