Измерение показателя преломления

Когда луч света пересекает границу раздела двух прозрачных сред, то направление луча изменяется в соответствии с законом преломления, согласно которому отношение синусов углов падения i₁ и преломления i₂ есть величина постоянная:

n₀ = sin i₁/ sin i₂.

Эта константа и называется относительным показателем преломления или коэффициентом рефракции. В основе конструкции большинства рефрактометров лежит определение предельного угла преломления или угла полного внутреннего отражения. При этом в окуляр наблюдают границу раздела света и тени. Главной частью прибора являются две прямоугольные призмы, сложенные диагональными плоскостями, между которыми помещается небольшое количество исследуемой жидкости (1-2 капли). Слой жидкости не превышает при этом 0,1 – 0,2 мм. Грань одной из призм освещается рассеянным светом, отраженным от зеркала. Лучи света проходят через призму, слой жидкости, вторую призму и, выходя наружу, попадают в зрительную трубу.

Поворачивая призмы относительно источника света, можно добиться такого их положения, что часть лучей, вошедших в первую призму, испытает полное внутреннее отражение на границе раздела призма – слой жидкости и вследствие этого не попадет ни во вторую призму, ни в зрительную трубу. Другая часть лучей, попадающих на границу раздела призма – слой жидкости под углами, меньшими предельного, попадет в зрительную трубу. В результате одна часть поля зрения окажется неосвещенной, а другая – освещенной.

Призмы поворачивают до тех пор, пока граница раздела света и тени не совпадет с находящимся в поле окуляра крестом нитей.

Определение показателей преломления на рефрактометре производят при температуре, близкой к 20^оС. Проверка рефрактометра проводится с помощью пластинок с известным показателем преломления.

Техника измерения: на поверхность измерительной призмы стеклянной палочкой (обязательно оплавленной!), не касаясь призмы, наносят несколько капель испытуемой жидкости. Осторожно опускают осветительную призму и закрывают головку. Следят за тем, чтобы жидкость полностью заполняла зазор между призмами. Осветительное зеркало устанавливают так, чтобы свет поступал в осветительную призму и равномерно освещал поле зрения. Ведя наблюдение через зрительную трубу, перемещают узел осветительной и измерительной призм маховичком до тех пор, пока не появится граница света и тени. С помощью маховичка компенсатора дисперсии устраняют окрашенность границы раздела. Затем точно совмещают границу раздела с точкой пересечения нитей и отсчитывают по шкале прибора показатель преломления с точностью до 0,0002. Шкала градуирована для 20^оС. Если температура опыта иная, то полученную величину приводят к 20^оС по формуле:

n²⁰_D = n^t_D + (t – 20) 0,00035

По окончании определения поверхность призм очищают ватой, сначала смоченной диэтиловым эфиром, а затем сухой.

Измерения и отсчеты проводят 3-4 раза, передвигая после каждого раза линию раздела.

Для отработки техники измерения в работе используются жидкие органические вещества с известным значением показателя преломления (Приложение. Таблица 5.9)