Кафедра физики

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРОВ

Аббе и РЛ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ С ПОМОЩЬЮ РЕФРАКТОМЕТРОВ Аббе и РЛ.

ПЛАН РАБОТЫ

1. Изучить устройство и принцип действия рефрактометра Аббе.

2. Измерить показатели преломления для жидкостей неизвестной концентрации. Построить график зависимости показателя преломления от концентрации растворов.

3. Измерить показатели преломления для неизвестных жидкостей. Определить концентрации неизвестных жидкостей.

4. Изучить устройство и действие рефрактометра РЛ.

5. Определить показатели преломления и концентрацию для всех жидкостей.

6. Сравнить данные, полученные обоими рефрактометрами.

Теоретические сведения

Рефрактометрами называются приборы, служащие для определения показателя преломления. Пусть на матовое стекло MN (рис. 1) падает пучок света. Тогда нижняя поверхность матового стекла является источником световых лучей всевозможных направлений. Между матовым стеклом и призмой с показателем преломления п₂ помещается исследуемая жидкость с показателем преломления п₂ Рассмотрим луч МО, падающий под углом i к нормали поверхности призмы.

; (1);

Для треугольника ВОС внешний угол BCD=r+r’=.

Тогда: Sin(i)’ = n₂Sin( - r) = n₂Sin()Cos(r) – n₂Sin(r)Cos() (2).

Из уравнения (1): Sin(r) = n₁/n₂Sin(i)

Подставляя в уравнение (2), получим: (3).

Из рис. 1 видно, что при таком способе освещения жидкости нельзя получать лучи, скользящие по входной грани измерительной призмы. Если слой жидкости тонок, то наблюдаемый в такой системе граничный луч в требуемых пределах точности будет скользить вдоль грани призмы i = 90. В этом случае:

(4).

Покажем, что при любых других углах падения i < 90⁰ световые лучи выходят из призмы под углами i’ большими, чем i’₀.

Действительно,

-n₁Cos() < -n₁Cos()Sin(); Складывая эти два неравенства, получим:

Тогда на основании формул (3) и (2) получим:

Sin(i₀)’<Sin(i)’ и i’₀<i’ т.е. угол i’₀ является минимальным.

Пусть на рис. 1 угол i’₀=i’ является предельным. Рассматривая совокупность падающих лучей, можно заключить, что из призмы выходят параллельные пучки лучей под углами, большими i₀. Пусть оптическая ось зрительной трубы, наведенной на бесконечность, совпадает с направлением предельного луча. Тогда все лучи, параллельные предельному, дадут изображение в фокальной плоскости на оптической оси трубы. Параллельные лучи, идущие под углами, большими предельного, дадут изображение правее (Изображение перевернуто). Таким образом, правая половина поля зрения будет светлой. Так как параллельные лучи, идущие под углами, меньшими предельного, отсутствуют, то левая половина поля зрения будет темной. Из формулы (4) следует, что предельный угол i’₀ зависит только от показателя преломления исследуемой жидкости п₁ т.к. величины п₂ и  являются постоянными. Зная n₂,  и i’₀, по формуле (4) можно рассчитать п. На практике формула (4) используется для градуировки шкал рефрактометра или составления расчетных таблиц.

B основе действия рефрактометра лежит явление, обратное явлению полного внутреннего отражения.

РЕФРАКТОМЕТР ЛАБОРАТОРНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МАРКИ РЛУ (Аббе)

Описание и инструкция пользования рефрактометром лабораторным универсальным марки рлу

Характеристика: 1. Тип - рефрактометр.

2. Марка - РЛУ - рефрактометр лабораторный, универсальный.

3. Назначение - определение коэффициента преломления растворов в пределах от 1,3 до 1,7.

4. Точность отсчета - единица третьего знака.

5. Источник света - дневной свет или электролампа.