Принцип действия рефрактометров

Рефрактометрами называются приборы, служащие для определения показателей преломления. В основу принципа действия этих приборов положены явление полного отражения и принцип обратимости световых лучей.

Метод измерения показателя преломления n основан на определении угла g, под которым преломляется скользящий световой луч (угол падения i=90^о), падающий вдоль границы раздела исследуемой среды неизвестным показателем n и среды с известным показателем преломления n_o>n. В качестве известной среды используется прямоугольная измерительная призма (рис.4).

Так как показатель преломления n исследуемого вещества меньше показателя преломления n_o измерительной призмы, то по закону преломления для случая скользящего луча в точке А можно записать:

n sin90^o=n_o sing, или n=n_osing, (4)

где g - предельный угол преломления. Формула (4) лежит в основе градуирования шкал в величинах n всех типов рефрактометров, таким образом, в основе действия рефрактометров лежит явление, обратное явлению полного отражения.

Конструктивной особенностью рефрактометров является наличие дополнительной прямоугольной, так называемой осветительной призмы II (рис.5). В разрезе призмы имеют вид прямоугольных треугольников, обращенных друг к другу гипотенузами. Зазор между призмами имеет величину около 0,1 мм и служит для помещения исследуемой жидкости. Гипотенузная грань осветительной призмы делается матовой.

Свет, рассеянный матовой поверхностью, проходит слой жидкости и под всевозможными углами 0 £ i £ 90^о попадает на гипотенузную грань измерительной призмы 1. Так как зазор между призмами 1 и П мал, то можно считать, что лучи с наибольшим углом падения являются скользящими. Скользящему же лучу в жидкости соответствует предельный угол преломления g. Преломленные лучи с углами, большими g, не возникают.

Если на пути лучей, выходящих из призмы, поставить зрительную трубу, то нижняя часть ее поля зрения будет освещена, а верхняя остается темной (рис.5).

При работе с немонохроматическим (дневным и электрическим) светом вместо резкой границы света и тени получается размытая радужная полоса, так как показатель преломления зависит от длины волны (дисперсия). Для устранения этого эффекта служит компенсатор дисперсии, устанавливаемый перед объективом зрительной трубы.