94

3. Рефрактометрические измерения.

Рефрактометрические измерения основаны на определении показателя преломления твердых, жидких и газообразных сред.

Сведения о показателе преломления и его зависимость от длины волны излечения имеют большое значение для оптического приборостроения (П_e, П_F – П_C).

Показатель преломления зависит от состава и плотности среды, температуры и т.п., поэтому рефрактометрические измерения широко применяют для определения структуры вещества, состава и степени однородности различных смесей, исследования диффузии, измерения концентрации, плотности и т. д.

Показатель преломления является одной из немногих физических величин, которые можно измерить с очень высокой точностью сравнительно простыми рефрактометрические методами (порог чувствительности 10^-4 – 10^-5 и ниже), поэтому его часто используют в качестве характерного параметра вещества, необходимого для его идентификации.

1. Теоретические основы рефрактометрии.

3.1.1. Показатель преломления.

В соответствие с законом преломления, отношение синусов углов падения преломления для всех углов является постоянной величиной.

Постоянная называется относительным показателем преломления.

Показатель преломления связан со скоростями распространения световых волн V₁ и V₂ в двух средах.

Показатель преломления вещества по отношению к вакууму называется абсолютным и равен отношению скорости света в вакууме к скорости в веществе:

Показатель преломления определяется природой вещества и прежде всего способностью электронных оболочек атомов и молекул поляризоваться под действием электромагнитных волн света. Он зависит также от внешних условий давления и температуры. Поэтому показатели преломления можно сравнивать, если они измерены при одних и тех же условиях.

Так как поляризуемость зависит от длины световой волны, взаимодействующей с веществом, то и показатель преломления также зависит от длины волны. Эта зависимость называется дисперсией. В рефрактометрии часто используются стандартные длины волн натрия ( ), гелия ( ), водорода С( ) и F( ) и другие.

Кристаллические тела обладают двойным лучепреломлением и характеризуются двумя предельными или большим числом показателей преломления, величины которых зависят от направления распространения света и его поляризации.

2. Измерение абсолютных показателей преломления.

1. Метод угла наименьшего отклонения.

При измерении по этому методу необходимо из исследуемого стекла изготовить двугранною призму с преломляющим углом для для (допускаемое отклонение ) обе действующие грани призмы должны быть отполированы с точностью интерференционной полосы.

Сущность метода заключается в том, что призму устанавливают в особое положение по отношению к падающему на нее параллельному пучку лучей призмой имел минимальное значение из всех возможных углов отклонения для данной призмы. Это произойдет в том случае, если лучи внутри призмы идут перпендикулярно биссектрисе преломляющего угла призмы .

Углы и измеряются на гониометре. Для измерения угла призму устанавливают на столике гониометра так, чтобы пучки, падающие на ее грань и преломляющиеся в ней занимали половину входного зрачка зрительной трубы.

В качестве источника света используются газоразрядные трубки, дающие линейчатый спектр. Необходимая спектральная линия выделяется интерференционным светофильтром.