Уреди за измерване на показателя на пречупване
Ако лъч е насочен в среда 1 под ъгъл >0, тогава той изобщо няма да навлезе в среда 2, отразявайки се от интерфейса. Ъгълът 0 се нарича граничен ъгъл (фиг. 3).
Фигура 1.3 - Пречупване на светлината и пълно вътрешно отражение
Оптичната схема на рефрактометър IRF 454 B2M е показана на фиг. 1.4.
1 - огледало; 2 - измервателна призма; 3 - защитно стъкло; 4 - огледало; 5 – осветителна призма; 6 - компенсатор; 7 - залепена леща; 8 - решетка; 9 - окуляр; 10 - въртяща се призма; 11 – огледало за осветяване на скалата; 12 - леща за регулиране на остротата на скалата; 13 – въртящо се огледало за осветяване на скалата за съдържание на сухо вещество; 14 - светлинен филтър; 15 - въртяща се призма за осветяване на скалата на индекса на пречупване; 16 - въртяща се призма за осветяване на скалата за съдържание на сухо вещество 17 - скала на индекса на пречупване; 18 - скала за съдържание на сухо вещество.
Фигура 1.4 - Оптично оформление на рефрактометър IRF 454 B2M
Основната част на инструмента е рефрактометричната единица, показана на фиг. 1.5.
1 – измервателна призма; 2 - слой от изследваната течност; 3 - осветителна призма.
Фигура 1.5 - Рефрактометрична единица и схема на преминаване на светлината в призмите на рефрактометъра Abbe
Рефрактометричният блок се състои от две призми - измервателна 1 и осветителна 3, съставени от лица на хипотенуза AB и A1B1. призми, между които се поставя малко количество течност (1-2 капки). Равнините на призмите се притискат една към друга и течността се разпространява между тях в тънък слой (0,1–0,2 mm).
Светлинните лъчи преминават през осветителната призма 3, разпръскват се на изхода от матовата повърхност A1B1, навлизат в изследваната течност и падат върху полираната повърхност AB на измервателната призма 1.Тъй като рефрактометърът изследва вещества, чийто индекс на пречупване е по-малък от индекса на пречупване на материала на измервателната призма, тогава лъчите от всички посоки, пречупени на границата между течността и призмата, ще влязат в измервателната призма 1.
Според закона за пречупването
, (1,15)
Като изключим междинните ъгли
(1,17)
къдетоNе индексът на пречупване на измервателната призма;
α - ъгъл на пречупване на измервателната призма;
β е ъгълът на излизане на лъча от измервателната призма.
Както може да се види от оптичната схема на рефрактометъра, показана на фиг. 4, лъчът от лъчи, излизащ от призмата 2 в телескопа, преминава през лещата 7, решетката 8, върху която се прилагат мерниците на линиите за наблюдение, и влиза в окуляра 9. В този случай горната част на зрителното поле в окуляра ще бъде осветена, а долната част ще остане тъмна. Позицията на резултантната светлинна граница се определя от лъча, излизащ от призмата 2 при ограничаващия ъгъл β. Границата на chiaroscuro е подравнена с мерника, ударите на скалата 16 и референтната линия на призмата 10 се проектират във фокалната равнина на окуляра 9 от оптичната система, състояща се от скалата 16, лещата 12 и огледалото 11.
Коефициентът на пречупване на прозрачната среда трябва да се измерва в пропускаща светлина, когато тя преминава през отворения прозорец на осветителната призма, докато прозорецът на измервателната призма е затворен от огледало.
Стойността на индекса на пречупване на измерваната среда трябва да бъде по-ниска от индекса на пречупване на материала на измервателната призма.
Коефициентът на пречупване на цветни и мътни проби трябва да се измерва в отразена светлина. За да направите това, затворете затвора на измервателната призма и отворетеогледало на осветлението, така че светлината да бъде насочена към измервателната призма. В този случай тъмните и светлите полета са обърнати.
Прилагането на горното уравнение е допустимо, строго погледнато, само за пречупване на монохроматична светлина. Когато използвате „бяла“ светлина за измерване на индекса на пречупване, няма да има рязка граница между светлина и сянка в зрителното поле, тъй като поради дисперсията (зависимостта на пречупването от дължината на вълната) ще се появят редица граници от различни цветове (спектър). Елиминирането на това явление - ахроматизация - се извършва с помощта на специален компенсатор, разположен в долната част на телескопа на рефрактометъра.
Компенсаторът се състои от две призми на Amici, които могат да се въртят около обща ос в противоположни посоки. Призмата на Амичи е слепена от три части, подбрани така, че преминавайки през призмата, жълтите лъчи да не променят посоката си. С положението на призмите, показано на фиг. 1.6а, бялата светлина, преминала през компенсатора, ще се разложи на спектър, т.к. общата ъглова дисперсия е максимална, а при положението на призмите, показано на фиг. 1.6b, бялата светлина остава неразложена (общата дисперсия е 0).
Фигура 1.6 - Позицията на призмите на компенсатора
Когато компенсаторът е изложен на светлина, разложена на съставните си части върху измервателната призма, чрез завъртане на компенсатора е възможно да се избере такова относително положение на неговите призми, при което общата им дисперсия е равна по величина и противоположен по знак на дисперсията на светлинния лъч, преминал през призменния блок на рефрактометъра, и общата дисперсия ще бъде равна на нула. Поради това предишният разложен лъч ще се сглоби отново в бял лъч, чиято посока съвпада с непроменената посока на жълтия лъч. В зрителното поле (окуляра) ще се появи рязка граница, позицията на коятосъответства на лъч с определена дължина на вълната - жълтатаDнатриева линия, въпреки факта, че зрителното поле е осветено с бяла светлина.
Четенето по скала се прави до хилядни, десетхилядни се оценяват на око. Правилността на отчитането на скалата на рефрактометъра се проверява чрез измерване на индекса на пречупване на дестилирана вода при температура (20 ± 0,1) ° C, която трябва да бъде равна на 1,333. За проверка на други точки от скалата на рефрактометъра се използват органични разтворители с известни стойности на индекса на пречупване, измерени при 20 ° C на жълтата линия в натриевия спектър, например тези, дадени в таблица 1.1.