8.2 Опис рефрактометра та методики вимірювання

Основним оптичним елементом рефрактометру є дві призми і (рис.8.2), виготовлені з скла що має великий показник заломлення . Досліджувана рідина знаходиться між гранями призми , утворюючи тонку плівку. Від джерела світла промені направляються крізь грань на грань . Грань – матова, тому на ній відбувається розсіювання світла. Промені, пройшовши шар досліджуваної рідини, падають на грань під різними кутами від 0⁰ до 90⁰. На межі промені переходять в більш густе середовище, отже кути заломлення всіх променів будуть лежать в межах від 0⁰ до , тобто промені, що ковзають уздовж поверхні після заломлення в призмі визначають границю розповсюдження світла. Якщо на шляху променів, які виходять поставити зорову трубу, то нижня частина поля зору буде освітлена, а верхня залишиться темною. Положення границі розподілу між світлою та темною областями визначається променем, що виходить з призми під граничним кутом. Цей граничний кут залежить від показника заломлення речовини, що знаходиться між призмами. З формули (8.1) для цього випадку маємо

. (8.4)

Знаючи показник заломлення матеріалу призми , та вимірюючи по положенню границі розподілу граничний кут повного внутрішнього відбивання , можна за формулою

. (8.5)

обчислити показник заломлення рідини .

Рисунок 8.2

В рефрактометрах положення границі розподілу визначається по шкалі, яка проградуйована безпосередньо по значенню показника заломлення рідини. Градуювання шкали проводиться при такому розміщенні зорової труби, коли границя розподілу проходить через центр поля зору. Шкала освітлюється за допомогою дзеркала і проектується системою призм в фокальну площину окуляра. В полі зору окуляра, крім шкали, видно також дві лінії, які перехрещуються в центрі.

Для визначення показника заломлення рідини необхідно цю рідину залити між призмами рефрактометра. Для цього беруть декілька крапель цієї рідини за допомогою піпетки. Обертаючи призми рефрактометра, встановити їх так, щоб межа розподілу поля зору проходила через точку перетину лінії і по шкалі визначити показник заломлення. Якщо експеримент проводити при освітлені білим світлом, то внаслідок явища дисперсії світла межа розподілу буде забарвлена в різні кольори. Щоб усунути дисперсію і отримати чітку межу розподілу світла використовують оптичний компенсатор. Він складається з 2-х призм, які можуть обертатись одна відносно другої, в протилежних напрямках. Призми обертають так, щоб їх власна дисперсія компенсувала дисперсію призми рефрактометра. В цьому випадку межа поділу буде чіткою.

Завдання

1. Виміряти показники заломлення декількох розчинів солі з відомими концентраціями.

2. Визначити залежність показника заломлення від концентрації солі та побудувати графік цієї залежності.

3. Визначити показник заломлення розчину з невідомою концентрацією солі. Користуючись побудованим графіком визначити концентрацію солі.