ГБОУ ВПО Тверская ГМА Минздрава России

Кафедра физики, математики и медицинской информатики

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРА

Методические указания для лабораторной работы №7

Тверь 2014

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

1.Изучить явление преломления света.

2.Изучить устройство и принцип работы рефрактометра.

3.Освоить метод определения концентрации прозрачных растворов с помощью рефрактометра.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: рефрактометр, растворы сахара различной концентрации, пипетки, вата.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

1. Вводное слово преподавателя.

2. Собеседование по контрольным вопросам к лабораторной работе.

3. Выполнение лабораторной работы.

4. Оформление отчета по лабораторной работе.

5. Решение задач по теме лабораторной работы.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЛОК

Свет в различных средах распространяется с различной скоростью. Поэтому, при переходе света из одной среды в другую, на границе раздела сред происходит изменение направления распространения световой волны (если угол падения отличен от нуля), т.е. происходит преломление (рефракция) света (рис.1). Преломляющие свойства сред характеризуются показателем преломления. Абсолютный показатель преломления n₀ равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде:

n₀ =

Относительный показатель преломления равен отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде:

или

n₁

n₂

β

α

Рис.1. Ход лучей при преломлении

Для преломления света установлены законы преломления:

1) Лучи падающий, преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости.

2) Отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления луча для данных двух сред есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления:

Оптические свойства вещества характеризуются показателем преломления относительно воздуха, который мало отличается от абсолютного показателя преломления. Показатель преломления зависит от длины световой волны. Его обычно относят к монохроматическому желтому излучению паров натрия (длина волны 589 нм).

Если свет переходит из среды с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления (n₁<n₂), то при падении под максимальным углом (_макс=90^о), луч света во второй среде будет распространяться под углом, называемым предельным углом преломления _np (рис.2).

Из закона преломления следует:

n₁

n₂

β_пр

α_max

Рис.2 Ход лучей на границе воздух – стекло

Если измерить _пр, то при известном n₂ можно определить неизвестный показатель преломления n₁. На измерении предельного угла преломления основано устройство рефрактометра – прибора, предназначенного для определения показателя преломления жидкостей.

В медицине рефрактометры применяются для определения концентрации веществ в растворе, например, белка в сыворотке крови, что основано на зависимости показателя преломления раствора от концентрации растворенного вещества.

Если свет переходит из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, то угол преломления больше угла падения (  ). Во вторую среду преломляются (переходят) только лучи света, падающие в пределах угла падения α_np , которому соответствует угол преломления β = 90^о.

Рис. 2(а) Ход лучей на границе стекло – воздух

Часть падающего света при этом отражается. Свет, падающий под углом больше α_пр (луч 3) полностью отражается.

sin α_np=

Это явление называется полным внутренним отражением, а угол падения α_пр предельным углом полного внутреннего отражения.