Принцип действия рефрактометров

Рефрактометрами называются приборы, служащие для определения показателей преломления. В основу принципа действия этих приборов положены явление полного отражения и принцип обратимости световых лучей.

Метод измерения показателя преломления n основан на определении угла , под которым преломляется скользящий световой луч (угол падения i=90^о), падающий вдоль границы раздела исследуемой среды неизвестным показателем n и среды с известным показателем преломления n_o>n. В качестве известной среды используется прямоугольная измерительная призма (рис.4).

Так как показатель преломления n исследуемого вещества меньше показателя преломления n_o измерительной призмы, то по закону преломления для случая скользящего луча в точке А можно записать:

n sin90^o=n_o sin, или n=n_osin, (4)

где  - предельный угол преломления. Формула (4) лежит в основе градуирования шкал в величинах n всех типов рефрактометров, таким образом, в основе действия рефрактометров лежит явление, обратное явлению полного отражения.

Конструктивной особенностью рефрактометров является наличие дополнительной прямоугольной, так называемой осветительной призмы II (рис.5). В разрезе призмы имеют вид прямоугольных треугольников, обращенных друг к другу гипотенузами. Зазор между призмами имеет величину около 0,1 мм и служит для помещения исследуемой жидкости. Гипотенузная грань осветительной призмы делается матовой.

Свет, рассеянный матовой поверхностью, проходит слой жидкости и под всевозможными углами 0  i  90^о попадает на гипотенузную грань измерительной призмы 1. Так как зазор между призмами 1 и П мал, то можно считать, что лучи с наибольшим углом падения являются скользящими. Скользящему же лучу в жидкости соответствует предельный угол преломления . Преломленные лучи с углами, большими , не возникают.

Если на пути лучей, выходящих из призмы, поставить зрительную трубу, то нижняя часть ее поля зрения будет освещена, а верхняя остается темной (рис.5).

При работе с немонохроматическим (дневным и электрическим) светом вместо резкой границы света и тени получается размытая радужная полоса, так как показатель преломления зависит от длины волны (дисперсия). Для устранения этого эффекта служит компенсатор дисперсии, устанавливаемый перед объективом зрительной трубы.

1. Определение показателей преломления жидкостей с помощью рефрактометра рду

Внешний вид рефрактометра РДУ приведен на рис.6.На основании 1 установлена стойка 2, к которой крепится корпус 4. На корпусе укреплены: зрительная труба 5 с окуляром 6, микроскоп 7 с окуляром 8, две камеры - с измерительной призмой11 и осветительной призмой 12, зеркало 13. Перед зрительной трубой установлен дисперсионный компенсатор 9, который поворачивается с помощью маховичка 10. Камеры с призмами при помощи маховичка 3 поворачиваются совместно с круговыми шкалами, рассматриваемыми в окуляр микроскопа. Левая шкала проградуирована в величинах показателей преломления.