Рефактометр және оның қолданылуы

Рефрактометр — қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың сыну көрсеткіштерін зерттейтін құрал. Заттың сыну көрсеткішін (n) біле отырып, оған химиялық анализ (талдау) жасауға болады.

7.1.-сурет. Жарықтың толық шағылуы мен Рефрактометрдің жұмыс істеу схемасы

Рефрактометрия әдісі халық шаруашылығының көптеген саласында қолданылады. Мысалы шахта ауасының құрамындағы қопарылыс қаупі бар метан газының мөлшерін анықтауға осы әдіс пайдаланылады. Рефрактометрия әдісі тамақ өнеркәсібінде майлардың және т. б. заттардың сапасын тексеруге, геологияда минералдардың сапасын, ауыл шаруашылығында қант қызылшасының, помидордың пісу дәрежесін анықтауға, медицина мен мал дәрігерлігінде асқазан сөлін, қан мен зәр құрамын тексеру үшін пайдаланылады.

Рефрактометрлердің жұмысы мына әдістерге негізделген:

1) жарық екі ортаның шекарасынан өткенде оның сыну бұрышын тікелей өлшеу; 2) толық ішкі шағылу құбылысына негізделген әдіс; 3) интерференциялық әдіс; 4) Фре­нель формулаларына сүйеніп сыну бұрышын та­бу әдісі; 5) көлеңке әдісі. Осының ішінде кеңірек таралғаны бастапқы үш әдіс болғандықтан біз солардың екінші әдісіне толық ішкі шағылу құбылысын қарастырамыз. Екі орта, айталық су мен ауаны алайық. Судың сыну көрсеткішін n₂ деп, ауаның сыну көрсеткішін n₁деп белгілейік. (7.1.-сурет)

Жарық сәулесі судан ауаға өтсін делік. 0 нүктесіне түскен 1-сәуле жартылай шағылады да 01" бағытымен ке-теді, ал жартылай екінші ортаға (ауаға) 01¹ етеді. Түсу бұрышын α₁ , ал сы­ну бұрышын γ₁ деп белгілейік. Дәл осындай жағдай 2-сәуледе де қайталанады. Ал 3 сәуле 0 нүктесіне келіп түскенін, оның біразы екінші ортаға өтпей, екі ортаның шекарасымен жылжиды. Ол—03'. Ал, екінші бөлігі шағылып 03" бағытымен кетеді. Осы кезде сыну бұрышы γ₃=90° тең бо­лады. Міне, осы бұрышты (α₃) толық ішкі шағылу бұрышы деп атайды. Немесе шекті бұрыш деп атайды. Енді 4 сәулені қарастырайық. Бұл сәуленің түсу бұрышы (α₄) шекті бұрыштан (α₃) көп. Олай болса, бұл сәуле.0 нүктесінде екінші ортаға (ауаға) қарай өтпей толық бірінші ортаға (суға) шағылып кетеді. Бұл құбылысты толық ішкі шағылу деп атайды. Жарық оптикалық тығыздығы көп ортадан (n₂) оптикалық тығыздығы аз ортаға (n₁)өткенде толық ішкі шағылу құбылысы байқалады.

Рефрактометр негізгі екі призмадан тұрады: ABC, А₁В₁С₁ (сурет). Бұл призмалар сыну көрсеткіші n=1,72 тең болатын шыныдан жасалынады. Осы екі призманың ортасына зерттелетін сұйық тамызылады. Содан соң призманы біріне-бірін беттестіріп жабады. Сонда екі призманың ортасында қалыңдығы 0,02 мм болатын сұйық тұрады. Жарық сәулесі А₁В₁С₁ призманың А₁В₁ қырына түседі де, одан өтіп призманың А₁В₁ қырына жетеді. Призманың А₁В₁ қыры сұйықпен беттесіп тұр. Призманың бұл қыры (А₁В₁)жарықты өзінен өткізбейді, қайта оны шашыратады. Сөйтіп жарық сәулесі сұйықтан шашырап отырып екінші призманың (ABC) АВ қырына әр түрлі бұрышпен келіп түседі. Призманың АВ қырына түсіп тұрған 1, 2, 3 сәулелерінің түсу бұрыштары әр түрлі. Тек 3 сәуленің түсу бұрышы ғана 90° тең, қалған екеуі одан кіші бұрышпен келіп түседі. Екі призмадан өтіп келген сәулелерді рефрактометрдің трубасымен бақылауға болады. Сонда оның бір жағының жарық, екінші жағының қараңғы екенін байқаймыз. Міне, осы кездегі өлшеніп алынған бұрыш шекті бұрыштың мәнін көрсетеді. Ал рефрактометрдің трубасының ішінен зерттелетін сұйықтың сыну көрсеткішін тауып алуға болады.