Аппаратура
Измерение показателя преломления. Определение показателя преломления вещества сводится обычно к измерению предельного угла преломления на границе «жидкость - стекло». Рассмотрим рис. 1.6.3. Предположим, среда I - это жидкость, показатель преломления которой п1 надо измерить; среда II - стекло призмы с показателем преломления п2 (п1 и п2- показатели преломления по отношению к воздуху). Другая среда оптически более плотная, чем первая, значит п2 > п1 и угол преломления меньше угла падения. С увеличением угла падения увеличивается и угол преломления. Когда угол падения равен 90º, луч света скользит по поверхности раздела. Если же угол падения несколько меньше 90º, то луч преломляется и попадает в зрительную трубу прибора.
Этот луч называется предельным лучом, а угол преломления - предельным углом преломления.
С (1.6.2) видно, что
sinα/ sinβ = п2 /п1
С некоторым приближением можно считать, что α = 90º, тогда sin α= 1.Итак, 1/sinβ = п2/п1. Тогда
п1 = п2 sinβ (1.6.4)
Итак, чтобы найти показатель преломления жидкости надо измерить предельный угол преломления β (если показатель преломления призмы известен).
На рис. 1.6.3 видно, что загнутые лучи не выходят за пределы предельного луча и пространство за ним лишено света, а сам предельный луч является пределом света и тьмы или света и тени. Если на пути загнутых лучей установить зрительную трубу, которая перемещается, то в положении 1 всё поле зрения трубы будет освещено, в положении 3 полностью затемнено. В положении 2, когда предельный луч совпадает с оптической осью трубы, одна половина поля зрения будет затемнена, вторая освещена. В этом случае угол между перпендикуляром к поверхности раздела сред и оптической осью трубы соответствует предельному углу преломления β, который можно измерить с расположением трубы относительно нуля специальной шкалы.
Рис. 1.6.3. Схема измерения предельного угла преломления
На определении предельного угла преломления основана схема рефрактометров.
Если луч света направить из среды, которая более преломляет свет, в среду, которая менее преломляет, под предельным углом падения β (рис. 1.6.4), то угол преломления этого луча составит 90º. Если луч направить под углом, большим β, например β1, преломление не произойдет, луч полностью отразится в среду II под углом β2, равным β1. Явление это называется полным внутренним отражением.
Рис. 1.6.4. Полное внутреннее отражение
При работе в отраженном свете свет направляется в окошко нижней камеры рефрактометра (при работе в проходящем свете, свет направляется в окно верхней камеры). В отраженном свете светораспределение поля зрения будет обратным по сравнению с светораспределением в проходящем свете (темная часть будет более светлой).
В итоге показатели преломления темных, окрашенных, мутных растворов измеряют так же, как и прозрачных жидкостей.