 |
Определение показателя (коэффициента) преломления
|
|
|
|
При переходе световых лучей из одной среды в другую их скорость и направление меняются. Эти явления в физике называются лучепреломлением или рефракцией.
Если луч попадает из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, то он приближается к перпендикуляру, восстановленному в точке перехода. И наоборот, луч удаляется от этого перпендикуляра, если он попадает из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. С изменением угла падения меняется угол преломления, но отношение синусов этих углов для одной и той же среды остается постоянным. И это отношение называется коэффициентом (показателем) преломления
,
где a - угол падения (рис. 2);
b - угол преломления.
При некотором значении угла a = j угол преломления окажется равным 90° и преломленный луч будет скользить по поверхности раздела. В этом случае угол называется углом полного внутреннего отражения, а синус его будет численно равен коэффициенту преломления, так как при b =90° sin b равен 1, т.е. n=sin j.
Нефтепродукт, коэффициент преломления которого требуется определить, обычно помещают на стекле. Для практической рефрактометрии важно, чтобы плоскость стекла, на которую падают лучи света, была перпендикулярной к плоскости раздела стекло - нефтепродукт.
На фиксации угла полного внутреннего отражения основаны приборы для определения показателей преломления различных веществ, называемые рефрактометрами.
Для лучей света различной длины волны показатели преломления неодинаковы. Чаще всего определяют показатель преломления для желтого луча натрия (фраунгоферова линия D натриевого пламени).
Наиболее распространен рефрактометр универсальный лабораторный УРЛ, оптическая схема которого показана на рис. 3.
|
|
|
Оптическая схема прибора УРЛ: 1 - источник света; 2, 3 - конденсатор; 4 - осветительная призма; 5 - измерительная призма; 6 - призма прямого действия; 7 - призма, направляющая луч в объектив зрительной трубы; 8 - объектив зрительной трубы; 9 - сетка; 10 - неподвижная шкала; 11 - окуляр зрительной трубы.
 |
Исследуемый продукт помещают между плоскостями двух промытых легким бензином и протертых льняной тряпочкой призм - осветительной 4 и измерительной 5. От источника света 1 луч конденсатором 2, 3 направляется на входную грань осветительной призмы, затем проходит тонкий слой исследуемого вещества и преломляется на границе исследуемого вещества и плоскости измерительной призмы.
На основании закона предельного преломления (полного внутреннего отражения)
nD=n0 ×sin j,
где nD - показатель преломления исследуемого вещества;
n0 - показатель преломления оптического стекла, из которого изготовлена измерительная призма;
j - предельный угол преломления (угол полного внутреннего отражения).
Предельные и преломленные под различными углами лучи выходят затем через вторую грань измерительной призмы, фокусируются объективом 8 зрительной трубы в поле ее зрения, образуя светлую и темную часть поля, разделенную прямой границей. Границей светотени являются предельные лучи.
Для фиксации положения границы светотени относительно неподвижной шкалы 10 зрительная труба вращается по оси.
Через окуляр 11 зрительной трубы наблюдаются граница светотени, перекрестие сетки 9, шкала 10.
Шкала рассчитана на основные формулы предельного преломления и просчета хода предельных лучей, вышедших из измерительной призмы. Для компенсации дисперсии вышедших из измерительной призмы лучей в зрительной трубе установлены две призмы прямого зрения, вращающиеся относительно оси зрительной трубы. Призмы путем вращения устанавливают в такое положение, при котором граница светотени не имеет спектральной окраски. Границу светотени подводят к центру перекрестия сетки 9 и производят отсчет по шкале 10. Четвертый десятичный знак отсчитывают визуально. Записывают показатель преломления и температуру. Открывают поверхность призм 4, 5, промывают их легким бензином или эфиром досуха и повторяют определение снова. Результат дают в виде среднего арифметического двух определений.
|
|
|
|
|
|
