Принцип действия и оптическая схема рефрактометра

Рефрактометрами называются приборы, служащие для измерения показателя преломления жидкостей. В основе действия рефрактометра лежит явление, обратное явлению полного внутреннего отражения.

Принцип действия рефрактометра основан на явлении предельного преломления или полного внутреннего отражения, происходящего на границе раздела двух сред, из которых первая – оптическая, более плотная, чем вторая.

В приборе это происходит в главной части (рис. 6), состоящей из двух призм: осветительной 1 и измерительной 2.Обе призмы изготовлены из стекла флинт с показателем преломления n_D= 1,75.

В осветительной призме грань А₁В₁ матовая, а в измерительной – грань АВ полированная.

Между указанными гранями помещается тонкий слой исследуемой жидкости, представляющей менее плотную среду.

Рисунок 6

При работе в проходящем светелучи от источника света падают на грань В₁С₁ осветительной призмы, преломляются и попадают на матовую поверхность грани А₁В₁. Вследствие рассеивания света матовой поверхностью в исследуемую жидкость входят лучи различных направлений, проходят ее и падают на грань АВ измерительной призмы.

Так как показатель преломления n исследуемой жидкости, как оптически менее плотной среды, всегда меньше показателя преломления N оптического стекла, из которого сделана измерительная призма, то лучи всех направлений, преломившись на границе жидкости и стекла, войдут в измерительную призму.

По закону преломления

n . sin i = N . sin i^/ ,

где n – показатель преломления исследуемой жидкости;

N – показатель преломления измерительной призмы;

i – угол падения;

i^/ - угол преломления.

С увеличением угла i угол i^/ также увеличивается, достигая максимально предельного значения ш при угле падения i=90⁰, т.е. когда падающий луч скользит по поверхности АВ.

Максимальное значение угла преломления, соответствующее углу падения 90⁰, называется предельным углом преломления.

Так как зазор между призмами 1 и 2 мал, то можно считать, что лучи с наибольшим углом падения являются скользящими. Тогда, подставляя значения sin 90⁰ в формулу, получим:

n=N sin1.

В действительности формула для определения показателя преломления сложнее, т.к. выходящие из призмы 2 лучи преломляются на грани АС.

Если на пути лучей, выходящих из измерительной призмы, поставить зрительную трубу, то одна половина ее поля зрения будет освещена, а другая останется темной. При этом положение границы светотени определяется лучом, выходящим из призмы под предельным углом φ. Наблюдая в зрительную трубу, границу светотени совмещают с точкой перекрестия зрительной трубы и снимают с точкой перекрестия зрительной трубы и снимают по шкале

прибора непосредственно отсчет величины показателя преломления.