Рефрактометрия. Методы рефрактометрии. n Рефрактометрия (от лат.

Рефрактометрия. Методы рефрактометрии.

n Рефрактометрия (от лат. refractus - преломленный и греч. metreo - измеряю) - это метод исследования веществ, основанный на определении показателя (коэффициента) преломления (рефракции) и некоторых его функций. Показатель преломления n, представляет собой отношение скоростей света в граничащих средах. Для жидкостей и твердых тел n обычно определяют относительно воздуха, а для газов - относительно вакуума.

Для измерения показателя преломления стекла, жидкостей и др. материалов применяют следующие методы: Метод измерения предельного угла выхода лучей из призмы на рефрактометре с точностью ± 1 • 10 -4 показателя преломления. n Метод наименьшего отклонения осуществляемый на гониометре-спектрометре с точностью до ± 1, 5 • 10 -5 показателя преломления. n Интерференционный метод позволяет измерять показатель преломления сравниваемых образцов стекла одной марки с точностью ± 1 • 10 -5. n

Метод полного отражения Если на границу раздела ab двух сред с показателями преломления n 1 и n 2, из среды, оптически более плотной (n 1>n 2), падает рассеянный пучок света, то, начиная с некоторого угла падения (i), лучи не входят во вторую среду, а полностью отражаются от границы раздела в первой среде. Этот угол называется предельным углом полного отражения. Из закона преломления: (1) Поскольку (2)

n n Величина предельного угла зависит от относительного показателя преломления двух сред. Если лучи, отраженные от поверхности, направить на собирающую линзу L, то в фокальной плоскости линзы можно видеть границу света и полутени, причем положение этой границы зависит от величины предельного угла, а следовательно, и от показателя преломления. Изменение показателя преломления одной из сред влечет за собой изменение положения границы раздела. Граница раздела света и тени может служить индикатором при определении показателя преломления, что и используется в рефрактометрах. Этот метод определения показателя преломления называется методом полного отражения.

Метод скользящего луча n В этом методе рассеянный пучок света попадает на границу из среды оптически менее плотной под всевозможными углами. Лучу, скользящему по поверхности соответствует предельный угол преломления (луч 5’ на рис): (3) Если на пути лучей (1’… 5’), преломленных на поверхности ab, поставить линзу, то в фокальной плоскости линзы мы также увидим резкую границу света и тени.

Рефрактометр Аббе Рефрактометрами называются приборы, служащие для измерения показателя преломления веществ. Принцип действия рефрактометра основан на явлении полного отражения.

Метод наименьшего отклонения. (4) где – преломляющий угол призмы – угол отклонения луча от первоначального направления Стандартом рекомендуется преломляющие углы призмы в зависимости от показателя п выдерживать в пределах: 60° - для n < 1, 65; 50° - для n = 1, 65— 1, 75; 40° - для n > 1, 75. θ = 180° - β, где β — разность отсчетов по лимбу. (5)

Гониометр-спектрометр ГС-2 Гониометр-спектрометр - является оптическим контрольно-измерительным прибором лабораторного типа высокой точности, предназначенным для измерения в видимой области спектра углов между нормалями к плоским полированным граням твердых прозрачных и непрозрачных тел и пирамидальности их граней, кроме того, для измерения показателя преломления и дисперсии прозрачных твердых тел по ГОСТ 5723 -75 и для исследования качества оптических систем.

Гониометр СГ-1 Ц Цифровой гониометр СГ-1 Ц - предназначен для измерения углов между плоскими полированными гранями твердых прозрачных и непрозрачных деталей, измерения показателя преломления прозрачных твердых материалов, измерения угла пирамидальности призм. Он имеет погрешность измерения угла ± 1 угл. сек. и является альтернативой ГС-2. В состав цифрового гониометра входит персональный компьютер, на мониторе которого в реальном времени отображается поле зрения автоколлиматора и результаты угловых измерений. Цифровой гониометр СГ-1 Ц является современным измерительным прибором лабораторного типа, предназначенным для аттестация различных угловых мер, полированных призм из стекла и металла, а также проведения экспресс-анализа угловых параметров деталей.

Интерферометрические методы Интерферометр Жамена. n 2 L - n 1 L = l (n 2 - n 1) (6) L– толщина внесенного слоя, n 2 – показатель преломления вещества, n 1 – показатель преломления воздуха. Схема интерферометра Жамена Если внесенная разность хода, выраженная в длинах волн λ исследуемого монохроматического света, равна тλ, то вся интерференционная картина сместится на т полос, где т может быть и дробным числом. Измерив это смещение, мы определим значение т. Пользуясь соотношением и определив т Можно вычислить L(n 2 - n 1) = mλ (7) Δn = n 2 - n 1 (8)

Оптические интерферометры - применяются для измерения оптических длин волн спектральных линий, показателей преломления прозрачных сред, абсолютных и относительных длин объектов, угловых размеров звёзд и пр. , для контроля качества оптических деталей и их поверхностей и т. д. Интерферометр Жамена Интерферометр Рождественского