Главная | Обратная связь

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из прибора рефрактометра, набора растворов с известной и неизвестной концентрациями, мягкой ткани или чистой ваты, настольной лампы.

 

Приборы рефрактометры позволяют быстро и точно определять показатели преломления жидких и некоторых твердых веществ.

В основе работы рефрактометра лежит явление обратное явлению полного внутреннего отражения, т.е. луч на границу двух сред направляют скользящим, угол падения φ₁ близок к 90^О, а преломленный луч имеет угол φ близкий к предельному ( рисунок 1), тогда из закона преломления света

=

получим показатель преломления жидкости

n₁ = n₂ · sinφ , (1)

где n₂ – показатель преломления стекла призмы, известная величина в данном приборе.

 

Рисунок 1 Оптическая схема призм рефрактометра:

ABC – осветительная призма, DEF – измерительная призма ; S- источник света, Z- зеркало, К₁ и К₂ – призмы компенсатора

дисперсии

 

Основной частью прибора является призменный блок – две призмы АВС и DEF, изготовленные из стекла «флинт» с большим показателем преломления (n₂ = 1,72). Призмы сложены «гипотенузами» и вмонтированы в полые кожухи. Верхнюю призму открывают, на нижнюю призму (измерительную) наносят пипеткой 2-3 капли исследуемой жидкости, затем верхнюю призму (осветительную) закрывают. Пучок световых лучей от источника света S направляется на грань АB призмы АВС.

Преломившись, лучи проходят призму и достигают грани AC. Так как эта грань матовая, то происходит рассеяние света. Лучи рассеянного света, пройдя через жидкость, падают на грань DE второй призмы под различными углами. Показатель преломления стекла больше показателя преломления жидкости, поэтому наибольший угол преломления в призме DEF будет предельным углом полного внутреннего отражения φ.

В поле зрения трубы будут наблюдаться две области: одна половина светлая, другая – темная. Положение границы светотени определяется величиной предельного угла, т.е. зависит от показателя преломления жидкости согласно формуле (1).

Оптическая схема рефрактометра показана на рисунке 2.

Рисунок 2 Оптическая схема рефрактометра ИРФ- 454:

1 – зеркало; 2 – призма измерительная; 3 – стекло защитное;

4 – зеркало; 5 – призма осветительная; 6 – компенсатор;

7 – линза склеенная; 8 – сетка; 9 – окуляр; 10 – призма АР-90⁰; 11 – зеркало; 12 – объектив; 13 – зеркало; 14 – светофильтр;

15 – призма; 16 – шкала

 

Поскольку показатель преломления стекла призмы n₂ известен заранее, то шкалу рефрактометра градуируют непосредственно в значениях величины n₁ с точностью до четвертого знака после запятой. Для разных длин волн света показатель преломления различен, поэтому при освещении белым (не монохроматическим) светом граница светотени будет окрашена в разные цвета, вследствие явления дисперсии света в призме. Для устранения дисперсии в зрительную трубу вмонтирован компенсатор, который состоит из двух призм прямого зрения К₁ и К₂ (рисунок 1) и 6 (рисунок 2).

Внешний вид прибора показан на рисунке 3.

Рисунок 3 Внешний вид рефрактометра ИРФ – 454:

1, 13 – направляющие; 2 – блок рефрактометрический; 3 – измерительная призма; 4 – крючок; 5 – шкала; 6 – нониус; 7 – осветительная призма; 8 – рукоятка; 9, 12 – штуцеры; 10 – шарнир; 11, 15 – зеркала; 14 – заслонка

Призмы компенсатора дисперсии вращаются вокруг оптической оси в противоположные стороны и изменяют дисперсию от максимальной до нуля.

Показатель преломления прозрачных сред определяют в проходящем свете, а полупрозрачных и мутных – в отраженном.

При работе в отраженном свете измерительную призму 3 (рисунок 3) подсвечивают зеркалом 15. Так как показатель преломления исследуемого вещества (особенно жидкости) в значительной мере зависит от температуры, то при измерениях её необходимо поддерживать постоянной. Для этого предусмотрены камеры, через которые пропускают термостатированную воду. Подводят и отводят её резиновыми шлангами, надеваемыми на штуцеры 9, 12 . Для контроля температуры в штуцер ввинчивают термометр.

Зеркало 11 служит для подсветки шкалы и имеет разворот в двух плоскостях. Окуляр может быть установлен на резкость в пределах диоптрий.

Быстрее всего в рефрактометре выходят из строя призмы, поэтому следует соблюдать меры предосторожности при обращении с ними. Протирать поверхности призм следует чистой мягкой салфеткой. После измерений не оставлять раствор на призме, промыть дополнительно дистиллированной водой и просушить. Наносить жидкость следует каплями и не прикасаться пипеткой или шприцом к поверхности стекла.

При любой неисправности прибора необходимо поставить в известность преподавателя. Откручивать и открывать силой подвижные части прибора строго запрещается.