Устройство и принцип действия рефрактометра

Принцип действия рефрактометра основан на законах преломления и отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с различными показателями преломления. Диапазон измерения показателя преломления различных сред от 1 до 1,7. Для определения показателя преломления прозрачных жидких сред используется метод скользящего луча, а полупрозрачных и мутных сред и твердых тел – метод полного внутреннего отражения.

Оптическая часть рефрактометрического блока представлена на рис. 2.

Рис. 2

Границы света и тени в рефрактометре образуются при измерении по методу скользящего луча.

Несколько капель исследуемой жидкости помещают между двумя гранями осветительной призмы 1 (А₁В₁) и измерительной призмы 2 (АВ).

Свет, рассеянный матовой поверхностью А₁В₁, проходит слой жидкости и падает на плоскость АВ измерительной призмы 2. Скользящий луч МО, преломляясь на границе AB жидкость-стекло, проходит измерительную призму 2 под максимальным или предельным углом преломления . Далее, преломляясь на границе CB, луч света ОN образует границу света и тени. Угол , под которым выходит предельный пучок света, создающий границу света и тени, зависит от показателя преломления исследуемой жидкости , что дает возможность непосредственно измерять показатель преломления.

При измерениях показателя преломления методом полного внутреннего отражения призму 2 освещают со стороны грани AC.

Рис. 3

Лучи света, падающие на грань AВ под углом , отражаясь от плоскости A₁B₁, попадают в измерительную призму. При углах падения , превышающих , на АВ наступает полное внутреннее отражение. В поле зрения окуляра при этом наблюдается светлое пятно. В поле зрения трубы видна граница света и тени. Положение линии раздела света и тени при использовании для измерения показателя преломления и метода скользящего луча, и метода полного внутреннего отражения совпадают, что обусловлено одинаковыми условиями определения величины предельного угла.

Методом полного внутреннего отражения измеряют показатель преломления непрозрачных сред и твердых тел. При использовании в качестве объекта измерения твердых тел необходимо подготовить образец так, чтобы он имел плоскую полированную поверхность, которая в процессе измерения приводится в соприкосновение с плоскостью АВ измерительной призмы. Оптический контакт обеспечивается введением между соприкасающимися поверхностями вещества с показателем преломления, превышающим показатель преломления призмы и исследуемого тела. Обычно для этого используется бром-нафталин.

Общий вид прибора представлен на рис. 4.

Рис. 4.

Общий вид рефрактометра ИРФ-454.

С правой стороны выведены два маховика 8 и 7, на левой боковой стенке смонтированы светофильтр и зеркало 2. В верхней части корпуса размещен окуляр 9.

Рефрактометрический блок состоит из двух призм. Нижняя неподвижная призма является измерительной, а верхняя – осветительной. Обе призмы прямоугольные, они обращены друг к другу гипотенузными гранями, между которыми зазор шириной
0,1 мм. Определение границы раздела светотени и совмещение ее с перекрестьем сетки осуществляется вращением маховика 8 (рис. 4).

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

В качестве источника света может быть использована электролампа или дневной свет.

Поворачивая по часовой стрелке окуляр, наблюдаем перекрестие в верхней части освещенного поля зрения. При этом одновременно фокусируется на резкость и изображение шкалы в нижней части поля зрения.