Описание установки

Основной частью установки являются две прямоугольные призмы 1 и 2 (рис. 4а), сделанные из одного и того же сорта стекла.

Призмы соприкасаются гипотенузными гранями, между которыми имеется зазор около 0,1 мм. Между призмами помещают каплю жидкости, показатель преломления которой требуется определить. Лучи света от источника 3 направ­ляются на боковую грань верхней призмы и, преломившись, попадают на гипотенузную грань АВ.

Поверхность АВ матовая, поэтому свет рассеивается и, пройдя через иссле­дуемую жидкость, падает на грань СД нижней призмы под различными углами от 0° до 90°. Если показатель преломления жидкости меньше показателя пре­ломления стекла, то лучи входят в призму 2 в пределах от 0° до . Простран­ство внутри этого угла будет освещенным, а вне его - тёмным. Таким образом, поле зрения, видимое в зрительную трубу, разделено на две части: тёмную и светлую. Положение границы раздела света и тени определяется предельным углом преломления, зависящим от показателя преломления исследуемой жид­кости.

Если исследуемая жидкость имеет большой коэффициент поглощения (мут­ная, окрашенная жидкость), то (во избежание потерь энергии прохождения света через жидкость) измерения проводят в отражённом свете. Ход лучей в рефрак­тометре в этом случае показан на рис. 4.

Луч света от источника проходит через матовую боковую грань СМ ниж­ней призмы 2. При этом свет рассеивается и падает на гипотенузную грань СД нижней призмы 2, соприкасающуюся с исследуемой жидкостью, под всевоз­можными углами от 0 до 90°. Если жидкость оптически менее плотная, чем стекло, из которого изготовлена призма, то лучи, падающие под углами; боль­шими , будут испытывать полное отражение и выходить через вторую боко­вую грань нижней призмы в зрительную трубу. Поле зрения, видимое в зритель­ную трубу, так же, как и в первом случае, окажется разделённым на светлую и тёмную части.

Положение границы раздела в данном случае определяется предельным уг­лом полного отражения, также зависящим от показателя преломления иссле­дуемой жидкости.

С помощью этого прибора можно исследовать вещества, показатель пре­ломления которых меньше показателя преломления стекла измерительных призм. Оптическая схема рефрактометра изображена на рис.5.

В рефрактометре используется источник белого света. Вследствие диспер­сии при прохождении светом призм 1 и 2 граница света и тени оказывается ок­рашенной. Во избежание этого перед объективом зрительной трубы 5 помещают компенсатор 4. Он состоит из двух одинаковых призм, обладающих различным показателем преломления и различной дисперсией вещества dn/dl. Призму подбирают так, чтобы монохроматический луч с длиной волны l =589,3 нм (длина волны желтой линии натрия) не испытывал после прохождения компенсатора отклонения.

Лучи с другими длинами волн отклоняются призмами в различных направлени­ях. Перемещая призмы компенсатора с помощью специальной рукоятки, доби­ваются того, чтобы граница света и тени стала более резкой.

Лучи света, пройдя компенсатор, попадают в объектив 5 зрительной трубы. Изображение границы раздела свет - тень рассматривают через окуляр 7 зри­тельной трубы. Одновременно в окуляр рассматривается шкала 8. Так как пре­дельный угол преломления и предельный угол полного отражения зависят от показателя преломления жидкости, то на шкале рефрактометра сразу нанесены значения этого показателя преломления.

Оптическая система рефрактометра содержит также поворотную призму 6. Она позволяет расположить ось зрительной трубы перпендикулярно призмам 1 и 2, что делает наблюдение более удобным. В общей фокальной плоскости объ­ектива и окуляра зрительной трубы помещают стеклянную пластинку, на кото­рую нанесена визирная линия (или крест, образованный тонкими нитями). Пе­ремещением зрительной трубы добиваются совпадения визирной линии с гра­ницей свет - тень и по шкале определяют показатель преломления исследуемой жидкости.