2.3. Рефрактометрия и поляриметрия
Рефрактометрический и поляриметрический методы широко используют в практике анализа пищевых продуктов.
При прохождении через поверхность раздела двух сред световой луч отклоняется от первоначального направления, т.е. преломляется. Величина угла отклонения зависит от концентрации и температуры среды. Угол падения и преломления связан соотношением, которое называется показателем преломления. Рефрактометрия основана на измерении показателя преломления.
Некоторые вещества обладают оптической активностью, т.е. они способны вращать плоскость поляризованного луча. Метод поляриметрии основан на определении угла вращения поляризованного луча.
2.3.1. Теоретические основы рефрактометрии
Если монохроматический луч А проходит через поверхность раздела 2-х сред, то одна часть света А' отражается от поверхности раздела, а другая часть В проходит через 2-ю среду, изменяя при этом направление. Эту часть монохроматического света называют преломленным светом. Преломление луча света описывается законом Снелля:
|
(2.5) |
,где α – угол падения, β – угол преломления, n1, n2 – показатель преломления 1-й и 2-й сред.
Метод рефрактометрии основан на определении показателя преломления (рефракции). n зависит от температуры, концентрации раствора и длины волны проходящего света. В смеси каждое вещество сохраняет преломляющую способность, и показатель преломления смеси соответствует сумме показателей преломления всех входящих в смесь компонентов.
При прохождении луча света из одной среды в другую, он направлен по прямой, когда падает перпендикулярно на поверхность раздела 2-х сред. Если луч падает под некоторым углом, он преломляется, и отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является постоянной величиной и выражается как собственно показатель преломления:
|
(2.6) |
|
Если луч света А направлен под углом α из среды с меньшим n в среду с большим n, то, изменив направление, он приближается к перпендикуляру РР1 и угол преломления β будет меньше угла падения α (Рис.2.4). Если луч В переходит из среды более плотной в среду менее плотную, то, преломляясь, он удаляется от перпендикуляра, и занимает положение луча А. |
|
|
Рис.2.4. Схема преломления луча света |
||
.
Если при переходе из менее плотной среды в более плотную падающий луч С образует с перпендикуляром луч α', приближающийся к 90о, то соответствующий ему луч преломления D будет давать с перпендикуляром угол β', лежащий в меньшей угловой области. Т.к. угол падения не может быть больше 90о, то соответствующий ему преломленный луч D является пограничным лучом распространения света в этой среде. Луч света Е, падающий под углом, больше предельного, не преломляется, а полностью отражается; он претерпевает «полное внутреннее отражение» от границы раздела, приобретая направление ОЕ1. С правой стороны от луча D будет темнота, а с левой – свет. При переходе к полному отражению резко возрастает яркость света и это дает возможность установить направление предельного луча.