Принцип действия рефрактометра АББЕ основан на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления.
Основной узел рефрактометра АББЕ (модель ИРТ – 464) состоит из двух призм (рис. 4). Призма II с матовой гранью А1С1 является осветительной, а призма I с полированной гранью АВ – измерительной. Между призмами помещается исследуемая жидкость. Лучи света падают на грань А1В1, преломляются и попадают на матовую поверхность А1С1. Матовая поверхность рассеивает лучи, и в измеряемую жидкость входят лучи разных направлений, далее они проходят сквозь слой исследуемой жидкости и падают на поверхность АВ измерительной призмы. Если рассмотреть произвольную точку О на поверхности АВ, то лучи, входящие в измерительную призму в этой точке, имеют разные углы падения – от 0 до π /2. Так как жидкости, исследуемые с помощью рефрактометра, имеют показатель преломления меньше показателя преломления стекла измерительной призмы, то для каждого из этих лучей угол преломления будет меньше угла падения (r < i). При i= π /2 угол преломления достигает своего максимального значения r max, которое, согласно закону Снеллиуса, равно
r max = arcsin(
)< 
.
Так как 
, то при рассмотрении пучка лучей, выходящих из измерительной призмы в зрительную трубу, видно, что нижняя часть поля зрения трубы освещена, а верхняя остается темной. Граница светотени, наблюдаемая в окуляр, соответствует предельному углу преломления жидкости.
Оптическая схема.
Оптическая схема рефрактометра (рис. 5) состоит из рефрактометрического блока, представляющего собой осветительную 1 и измерительную 2 призмы, поворотного зеркала 3, призмы прямого зрения 4, 5, и 6, линз объектива 7, 8, шкалы 9, линз окуляра 10, 11, 12, 13. Призма прямого зрения предназначена для устранения окрашенности границы раздела светотени и имеет возможность поворота вокруг своей оси на угол ± 450.
Конструкция.
Конструктивно рефрактометр ИРТ – 464 состоит из окуляра 1, рукоятки 3, кольца 2, служащего для устранения окрашенности границы раздела светотени рефрактометрического блока 4, трубы 5 и стойки 7 (рис. 6). Рефрактометрический блок включает в себя измерительную и осветительную призмы, вмонтированные в оправы, шарнирно соединенные между собой. Для нанесения жидкости на измерительную призму, оправа осветительной призмы откидывается с помощью рукоятки 3. В корпусе трубы установлены окуляр, шкала, объектив, призма прямого зрения, диафрагма и поворотное зеркало. Прибор имеет две шкалы – БЕЛОК (левая) и nD (правая). Первая служит для определения содержания белка в молоке, вторая – для измерения показателей преломления (индекс D указывает на то, что это показатель преломления света с длиной волны, соответствующей D – линии натрия, λ = 598,3 нм).
Из-за дисперсии в измерительной и осветительной призмах и исследуемой жидкости граница светотени приобретает цветную окраску, что затрудняет определение показателя преломления. Для устранения окраски в корпусе зрительной трубы установлена призма прямого зрения (призма Амичи). Вращением этой призмы добиваются того, чтобы ее дисперсия компенсировала дисперсию света в жидкости, а также измерительной и осветительной призмах. Устранение окрашенности границы раздела светотени, достигается поворотом кольца 2 по часовой или против часовой стрелки.
Порядок выполнения работы
1. Откинуть осветительную призму, тщательно протереть поверхности ватным тампоном, смоченным дистиллированной водой.
2. На поверхность измерительной призмы пипеткой нанести одну- две капли 2% раствора сахара. Плавно наложить и притереть осветительную призму на измерительной.
3. С помощью кольца 1 сфокусировать окуляр на линию раздела света и тени в поле зрения. Поворотом кольца 2 устранить в поле зрения окрашенность границы.
4. Снять отсчет по шкале показателя преломления (шкала nD, справа) с точностью до 4-х знаков после запятой. Измерения повторить три раза и подсчитать среднеарифметическое значение. Полученные значения занести в таблицу 1.
5. Измерить показатель преломления остальных растворов согласно пунктам 2-4.
6.Пользуясь среднеарифметическими значениями, построить график зависимости показателя преломления от концентрации раствора: n = f (c).
7. Сравнить полученный график с уравнением (3). Определить по графику постоянную F и показатель преломления воды n0.
8. Оформить работу в соответствии с правилами оформления.
Таблица 1
| Концентрация раствора с [%] | Показатель преломления, n | |||
| n 1 | n 2 | n 3 | n ср | |
Контрольные вопросы
1. Законы отражения и преломления света.
2. Абсолютный и относительный показатели преломления, их физический смысл.
3. Явление полного внутреннего отражения. Понятие предельного угла падения.
4. Устройство и принцип действия рефрактометра АББЕ.
Лабораторная работа 301а
