Теоретическое введение

Рефрактометрами называются приборы, служащие для определения показателей преломления.

Принцип действия прибора состоит в следующем: световой пучок от осветителя падает на двойную призму, изготовленную из флинта. Грань АВ (рис.2) верхней призмы матовая и служит для освещения рассеянным светом исследуемой жидкости, помещенной в зазоре между призмами 1 и 2.

Свет, рассеянный гранью АВ, проходит через слой исследуемой жидкости в зазоре и попадает на грань СД нижней призмы 2 под углами от 0º до 90º.

Среди всех лучей, падающих на грань СД, есть и такой, который упадет на грань под углом, близким к 90º. Этот луч определяет границу раздела темного и светлого поля зрения, в результате верхняя часть поля зрения будет темной, а нижняя светлой.

По закону преломления (на грани СД):

α – угол падения луча; γ – угол преломления луча; n_Ж – показатель преломления жидкости; n_СТ – показатель преломления стекла.

Если угол α близок к 90º, то есть когда он скользит по поверхности грани СД, закон преломления может быть записан в виде:

где угол γ называется предельным углом преломления.

Все лучи, угол падения которых меньше 90º, выйдут из призмы правее предельного. Это значит, что левее предельного луча света нет.

Зная положение границы раздела темного и светлого полей, можно определить показатель преломления жидкости.

Так как показатель преломления зависит от длины волны, то при наблюдении в белом света вместо резкой границы света и тени получается размытая радужная полоса. Для устранения дисперсии в оптическую часть зрительной трубы между призмой и объективом введен компенсатор, состоящий из двух призм прямого зрения, которые можно вращать одновременно в противоположных направлениях. Если на пути выходящего из призмы пучка цветных лучей установить компенсатор, то дисперсия будет равна нулю.

Ход работы

1. Открыть камеру измерительной призмы и пипеткой нанести каплю дистиллированной воды на призму, чтобы жидкость растеклась по поверхности тонким слоем. Камеру закрыть.

2. Направить от осветителя свет на осветительную головку прибора и с помощью зеркала добиться, чтобы шкала, видимая в окуляр, была освещена равномерно и достаточно ярко.

3. Вращая ручку поворота измерительной головки, добиться в поле зрения границы светлого и темного полей.

4. Вращая маховик компенсатора, добиться устранения окраски границы раздела полей.

5. С помощью рукоятки совмещают риску прибора с границей раздела света и тени и производят отсчет по шкалам: по левой шкале – показатель преломления, по правой – концентрацию. Если рефрактометр исправен, то для воды на шкале появится значение 1,333, соответствующее показателю преломления дистиллированной воды при 20ºС.

6. Повторяя с пункта 4.1, определить показатели преломления и концентрации растворов глюкозы. Данные занести в таблицу.

7. Зная зависимость между показателем преломления сред и скоростью распространения света в них ( , где С = 3∙10⁸м/с), найти скорости «V» во всех растворах. Данные занести в таблицу.