рефрактометр

РЕФРАКТОМЕТР (от лат. rei'ractus - преломлённый и греч. metreo - измеряю) - прибор для измерения показателей преломления га веществ (жидких, твёрдых, газообразных). Существует неск. видов Р., принцип действия к-рых основан на следующих методах: методе прямого измерения углов преломления света при прохождении им границы раздела двух сред; методе, основанном на явлении полного внутреннего отражения (ПВО) света; интерференц. методе (см. Интерференция света).

Для измерения п по углу преломления образцу из исследуемого материала придают форму призмы с преломляющим углом и, добиваясь поворотом призмы мин. угла отклонения луча (рис. 1, а), что имеет место при равенстве углов входа луча в призму i₁ и выхода из неё i₂, вычисляют п по ф-ле

Для определения этим методом п жидкости её заливают в тонкостенную призматич. кювету или в призматич. выемку в материале с известным показателем преломления N (рис. 1, б). При и величина п жидкости связана с измеряемым углом выхода соотношением

Рис. 1. Схема измерения п по углу преломления.

Рис. 2. Схема измерения п с использованием явления полного внутреннего отражения.

Точность определения п этим методом ~10^-5, минимально измеряемые разности п двух веществ ~10^-7. При использовании для измерения п явления ПВО образец измеряемого материала приводится в оптический контакт с эталонной призмой из материала с высоким и заранее точно известным показателем преломления N (рис. 2). Свет может направляться как со стороны образца, так и со стороны призмы. В обоих случаях в определённом и очень узком интервале углов падения пучка лучей на границу раздела образца и призмы в поле зрения наблюдательной зрительной трубы появится граница, разделяющая тёмный и светлый участки поля и соответствующая предельному, или критическому, углу падения луча: 1 - 1', 2 - 2' - ход лучей при освещении со стороны исследуемого образца; 1 - 1' - предельный луч, соответствующий углу в материале призмы; 3 - 3', 4 - 4', 5 - 5' - ход лучей при освещении со стороны призмы; 4 - 4' - предельный луч, при падении к-рого под углом на границу раздела призмы и образца происходит ПВО; А и В - схематич. изображения поля зрения наблюдат. трубы; п связан с измеряемым углом между направлением предельного угла и нормалью к грани призмы ф-лой

где - преломляющий угол призмы. Точность метода, использующего ПВО, ~10^-5. Примером?., основанного на ПВО, является Аббе рефрактометр.

В интерференц. методах разность сравниваемых сред определяют по числу порядков интерференции лучей, прошедших через эти среды. На рис. 3 дана схема, поясняющая принцип действия интерференц. Р.

Рис. 3. Принцип действия интерференционного рефрактометра.

Две части светового луча, проходя через кюветы длиной l, заполненные веществами с различными п, приобретают разность хода и, сведённые вместе, дают интерференц. картину (схематически показана справа). Разность , где - длина волны света, k - число интерференц. порядков. Точность этих методов достигает 10^-7-10^-8. Их применяют, напр., при измерениях п газов и разбавленных растворов. Примерами Р., основанных на интерфоренц. методе, являются интерферометр Жамена, интерферометр Рэлея.

Р. широко применяют в физ. химии для определения состава и структуры вещества, а также для контроля качества и состава разл. продуктов в хим., фармацевтич., пищевой и др. отраслях промышленности. Знание градиентов п позволяет производить расчёт градиентов плотности и концентрации. Р. используют при проверке однородности твёрдых образцов и жидкостей в аэро- и гидродинамич. исследованиях. Особое значение имеют Р. в оптич. промышленности, т. к. п и дисперсия стекла и др. оптич. материалов являются их важнейшими характеристиками.

Лит.: Иоффе Б. В., Рефрактометрические методы химии, 2 изд., Л., 1974; Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961. М. В. Лейкин.

   <<      Предметный указатель      >>