Измерение абсолютных показателей преломления.
Рефрактометрические измерения.
Рефрактометрические измерения основаны на определении показателя преломления твердых, жидких и газообразных сред.
Сведения о показателе преломления и его зависимость от длины волны излечения имеют большое значение для оптического приборостроения (Пe, ПF – ПC).
Показатель преломления зависит от состава и плотности среды, температуры и т.п., поэтому рефрактометрические измерения широко применяют для определения структуры вещества, состава и степени однородности различных смесей, исследования диффузии, измерения концентрации, плотности и т. д.
Показатель преломления является одной из немногих физических величин, которые можно измерить с очень высокой точностью сравнительно простыми рефрактометрические методами (порог чувствительности 10-4 – 10-5 и ниже), поэтому его часто используют в качестве характерного параметра вещества, необходимого для его идентификации.
Теоретические основы рефрактометрии.
3.1.1. Показатель преломления.
В соответствие с законом преломления, отношение синусов углов падения преломления для всех углов является постоянной величиной.
Постоянная называется относительным показателем преломления.
Показатель преломления связан со скоростями распространения световых волн V1 и V2 в двух средах.
Показатель преломления вещества по отношению к вакууму называется абсолютным и равен отношению скорости света в вакууме к скорости в веществе:
Показатель преломления определяется природой вещества и прежде всего способностью электронных оболочек атомов и молекул поляризоваться под действием электромагнитных волн света. Он зависит также от внешних условий давления и температуры. Поэтому показатели преломления можно сравнивать, если они измерены при одних и тех же условиях.
Так как поляризуемость зависит от длины световой волны, взаимодействующей с веществом, то и показатель преломления также зависит от длины волны. Эта зависимость называется дисперсией. В рефрактометрии часто используются стандартные длины волн натрия ( ), гелия ( ), водорода С( ) и F( ) и другие.
Кристаллические тела обладают двойным лучепреломлением и характеризуются двумя предельными или большим числом показателей преломления, величины которых зависят от направления распространения света и его поляризации.
Измерение абсолютных показателей преломления.
3.2.1 Метод угла наименьшего отклонения.
При измерении по этому методу необходимо из исследуемого стекла изготовить двугранною призму с преломляющим углом для для (допускаемое отклонение ) обе действующие грани призмы должны быть отполированы с точностью интерференционной полосы.
Сущность метода заключается в том, что призму устанавливают в особое положение по отношению к падающему на нее параллельному пучку лучей призмой имел минимальное значение из всех возможных углов отклонения для данной призмы. Это произойдет в том случае, если лучи внутри призмы идут перпендикулярно биссектрисе преломляющего угла призмы .
Углы и измеряются на гониометре. Для измерения угла призму устанавливают на столике гониометра так, чтобы пучки, падающие на ее грань и преломляющиеся в ней занимали половину входного зрачка зрительной трубы.
В качестве источника света используются газоразрядные трубки, дающие линейчатый спектр. Необходимая спектральная линия выделяется интерференционным светофильтром.
3.2.2 Автоколлимационный метод.
Для измерений по этому методу, из исследуемого стекла изготавливается прямоугольная призма, которая устанавливается на столиках гониометра.
(8.2)
Измерения выполняются только с помощью автоколлиматора, который устанавливается в два положения:
I – перпендикулярно одной из катетных граней (первый отсчет);
II – перпендекулярно гипотенузной грани (второй отсчет).
Из разности этих отсчетов определяется угол . Преломляющий угол определяется обычным способом на гониометре.
В качестве излучателей используется источники с линейчатым спектром.
Метод системы призм.