Рефрактометрические методы анализа

Рефракция – или преломления света – это изменение направления луча при прохождении им границы раздела 2-х сред.

Если луч света пересекает границу раздела 2-х прозрачных сред, то направление луча изменяется в соответствии с законом преломления, согласно которому, отношение sin i₁ - угла падения к sin i₂ – угла преломления есть величина постоянная.

, где n₀ – относительный показатель преломления

Согласно волновой теории n₀ - это отношение скорости распространения световых волн в средах С₁ и С₂

Если одной из сред является воздух, то n₀ показывает отношение скорости света в воздухе к скорости света в лаборатории.

Абсолютный показатель преломления (n_а) - это отношение скорости света в вакууме к скорости света в веществе.

Измерение показателя преломления может быть произведено путем определения предельного угла преломления или угла полного внутреннего отражения. Этот принцип лежит в основе конструкции большинства рефрактометров, где в окуляр наблюдается границу раздела света и тени.

3)

Луч 1 падает из среды более плотной в менее плотную. В этом случае угол его падения i₁ меньше угла преломления i₂. Из многих лучей имеется луч 2, падающий на границу раздела с углом преломления i_пр, который не отразится во 2-ую среду, пойдет под углом 90 ⁰С к вертикали. Дальнейшее увеличение угла падения приведет к тому, что он не попадет во 2-ую среду, а отразится в той же самой среде. Луч 3 и 3' при этом, угол падения i₃ будет равен углу отражения i₄. Наблюдается явление называемое полным внутренним отражением.

следовательно n₀ < 1

n₀ - зависит от температуры, давления и влажности. Изменение внешних условий приводят к изменению плотности вещества, а следовательно к изменению показателя преломления. n₀ – возрастает при повышении плотности и понижении температуры.

Рефрактометрические измерения принято выполнять при температуре 20 ⁰С, при отклонении температуры вводят температурные поправки.

n₀ - зависит от длины волны падающего света. Для всех прозрачных и бесцветных веществ в видимой области спектра характерно уменьшение показателя преломления с увеличением длины волны.

У интенсивно окрашенных веществ вблизи их полос поглощения наблюдается повышение n₀ с увеличением длины волны.

Для измерения показателя преломления веществ применяется прибор называемый рефрактометр.

Рефрактометры устроены так, что исследуемое вещество помещают между двумя призмами или 2-мя половинками призмы (полупризмы). Свет, пропущенный через призму, преломляясь или отражаясь от границы раздела сред, вещество освещает только часть шкалы, образуя резкую границу раздела света и тени.

Положение границы раздела зависит от угла полного внутреннего отражения исследуемого вещества.

В качестве источника света используется монохроматический свет натриевой горелки или обычный белый свет, направляемый специальным зеркалом. Т.к. белый свет состоит из лучей различной длины волны при прохождении его через призму, возникает явление светорассеивания. В результате на границе раздела света и тени образуется радужная полоса, затрудняющая отсчет рефрактометра. Поэтому во всех современных рефрактометрах имеется специальное устройство компенсатор, устраняющий дисперсию света.

Световые лучи исходят из всех точек поверхности призмы в различных направлениях, поэтому на пути между призмой и шкалой помещают линзу, собирающую все параллельные лучи в фокус. Таким образом, каждому пучку световых лучей, прошедших через линзу, соответствует световая точка. Правильность показания рефрактометра с помощью нормальной жидкости или дистиллированной воды, n₀ = 1,333.

Для поверки рефрактометров пользуются юстировочными пластинками, на которых указаны показатели преломления. При наложении пластинки на призму показатели шкалы должны совпадать с показателями пластинки. Современные рефрактометры имеют 2 шкалы: 1-ая шкала – показатель преломления; 2-ая шкала – для определения содержания сухих веществ.

ИРФ-22 – Используется для определения показателя преломления в диапазоне 1,3-1,7.

РПА-3 – 1,3 – 1,54 и определения сухих веществ.

УРП – 1,2-1,7 и определения сухих веществ.