Принцип действия рефрактометра

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Световой пучок падает на призменный блок Аббе, представляющий собой две прямоугольные призмы, сложенные гипотенузными гранями. Нижняя грань верхней призмы матовая (шероховатая) и служит для освещения рассеянным светом исследуемой жидкости между призмами.

Свет, рассеянный матовой поверхностью, проходит плоскопараллельный слой исследуемой жидкости и падает на гипотенузную грань нижней измерительной призмы под различными углами. Измерительная призма изготовлена из оптически плотного стекла (тяжелый флинт), показатель преломления которого больше 1, 7. Поэтому измерения могут проводиться для веществ с n < 1, 7. Для скользящих лучей (с углом падения ~ 90o) угол падения на границе жидкость – измерительная призма будет близок к

предельному. Этот угол и определяет границу распространения света в призме

где n и N показатели преломления жидкости и призмы соответственно. Обычно измеряют угол выхода предельного луча из призмы в воздух φ.

Следует отметить, что точка O (рис. 6) произвольно выбрана на гипотенузной грани измерительной призмы. В результате преломляющего действия всей поверхности АВ через грань СВ. будет выходить множество параллельных пучков. Направление каждого из них определяется одним из множества углов, среди которых наименьшим является угол φ.

Измерение угла φ производят с помощью зрительной трубы, установленной на бесконечность. При такой установке зрительная труба собирает в соответствующих точках своей фокальной плоскости лучи, выходящие параллельными пучками через грань CB призмы под различными углами. В направлениях, заданных углами, меньшими, чем φ, свет не распространяется. Поэтому, наводя крест нитей окуляра зрительной трубы на границу раздела света и темноты, можно измерить угол φ. При этом, если оптическая ось трубы будет совпадать с направлением, заданным углом φ на рис., то нижняя половина поля зрения будет соответствовать направлениям лучей, идущих под углами, большими, чем φ, а верхняя – меньшими, чем φ.

Легко показать, рассмотрев преломление лучей света на грани ВС призмы, что показатель преломления жидкости n связан с углом φ соотношением

где В – преломляющий угол призмы (угол между преломляющими гранями). В действительности при измерениях нет необходимости пользоваться этой формулой для вычисления показателей преломления, так как отсчетная шкала рефрактометра уже проградуирована в значениях n c учетом этого соотношения.

Преломляющие свойства жидких растворов зависят от их концентрации, что дает возможность определять концентрацию раствора с помощью рефрактометра. Для этого строят сначала калибровочный график зависимости показателя преломления от концентрации, измеряя показатели преломления жидкостей с известными концентрациями. Затем, измерив показатель преломления раствора с неизвестной концентрацией, находят по графику эту концентрацию.

Измеряя показатели преломления жидкостей с известными концентрациями, построить калибровочный график. Затем, измерив показатель преломления раствора с неизвестной концентрацией, найти по графику эту концентрацию.

Лабораторная установка состоит из рефрактометра ИРФ-454 (рис. 7), упрощенная оптическая схема которого приведена на рис. 8, набора флаконов с сахарозой разных концентраций, пипетки, воды и протирочного материала.

Прибор ИРФ-454 состоит из следующих основных частей: корпуса, измерительной головки и зрительной трубы с отсчетным устройством. В измерительной головке находится призменный блок, который жестко связан со шкалой отсчетного устройства, расположенной внутри корпуса. Шкала подсвечивается зеркалом и проектируется специальной оптической системой в поле зрения трубы. Таким образом, в поле зрения трубы одновременно видны граничная линия, крест нитей, деления шкалы и визирный штрих шкалы. Чтобы найти границу раздела и совместить ее с перекрестием, необходимо вращать маховичок. Окрашенность наблюдаемой границы устраняется поворотом компенсатора с помощью маховичка. Вместе с компенсатором одновременно вращается барабан со шкалой, по которой в случае необходимости можно измерить дисперсию вещества. Подсветка исследуемого вещества осуществляется с помощью зеркала дневным светом или от электрической лампы накаливания.

Для измерения показателя преломления жидкости несколько ее капель помещается в щель между призмами.

Конструкция прибора предусматривает, что при совмещении креста с границей раздела светлого и темного полей указатель шкалы показывает сразу значение показателя преломления исследуемого вещества для монохроматического света, с длиной волны, соответствующей желтой линии натрия D.

При использовании источника белого света в измерительной призме происходит дисперсия света. В результате, граница раздела светлого и темного полей, видная в окуляр, оказывается, вообще говоря, окрашенной и размытой. Для устранения окраски границы раздела полей служат дисперсионные призмы прямого зрения.

Поворотом одной из дисперсионной призм можно компенсировать дисперсию света, возникшую в измерительной призме, и, следовательно, устранить окраску и размытие границы светлого и темного полей, наблюдаемых в окуляр.

1.Расположите источник света так, чтобы наблюдения проводились в проходящем свете.

2.Откиньте верхнюю (осветительную) призму. Очистите поверхности призм протирочным материалом. В дальнейшем очистку производить перед и после каждого измерения. Для этого нужно открыть рефрактометрический блок и чистой мягкой салфеткой удалить основное количество жидкости с рабочей поверхности призм и оправ. Полированную грань измерительной призмы следует вытирать очень осторожно, без нажима, чтобы не повредить полировку. После этого призмы протереть мягкой салфеткой, смоченной спиртом, рефрактометрический блок подержать некоторое время открытым для просушки.

3.С помощью пипетки нанесите на нижнюю призму 1-2 капли дистиллированной воды. Опустите верхнюю призму.

4.Фокусируя окуляр, получите резкие изображения поля зрения, сетки и шкалы.

5.Вращая маховичок зеркала, получите изображение границы «свет-тень». Рукояткой компенсатора отрегулируйте изображение границы, чтобы она была резкой и без цветной окраски.

6.Совместите перекрестие сетки с границей раздела «свет-тень». При правильной настройке рефрактометра показание шкалы при этом должно соответствовать показателю преломления воды (n=1, 333 при 20^оС).

7.Проверив настройку прибора, приступайте к измерению показателя преломления растворов различной концентрации. Для этого на нижнюю призму нанесите поочередно растворы различной концентрации, каждый раз очищая призмы, совмещая сетку с границей «свет-тень», определите по шкале показатели преломления растворов.

8.Для каждого раствора измерение показателя преломления проведите 4 раза. Найдите среднее значение, ошибку измерения. Результаты занесите в таблицу 1.

9.Постройте график зависимости показателя преломления от концентрации раствора. На график нанесите ошибку измерения.

10.По калибровочному графику определите концентрацию раствора.