Короткі теоретичні відомості. Рефрактометр – пристрій, який призначений для визна­чен­ня показника заломлення рідини

Рефрактометр – пристрій, який призначений для визна­чен­ня показника заломлення рідини. У медицині рефрак­тометр застосовується для визначення концентрації речо­вини в розчині (наприклад, вмісту білка в сироватці крові).

В основу конструкції приладу покладено метод визна­чен­ня показника заломлення досліджуваного розчину за значенням граничного кута заломлення, або кута повного внутрішнього відбивання.

Оптична схема рефрактометра наведена на мал. 8.55. Досліджуваний розчин розміщується між гранями двох призм: освітлювальної (1) та вимірювальної (2). На освітлю­вальну призму від джерела світла через конденсор спрямо­вують паралельний пучок променів світла. Грань АВ освіт­лю­вальної призми зроблена матовою, вона розсіює світлові промені, які, проходячи крізь шар досліджуваної рідини, потрапляють на грань CD вимірювальної призми 2 під кутами від 0 до 90°. Показник заломлення призми 2 більше від показника заломлення досліджу­ваної рідини, тому про­мені, які падають на будь-які точки грані СD вимірювальної призми, залом­лю­ючись, не виходять за гранич­ний кут заломлення b_гр (b_гр < 90°), величина якого залежить від даних двох середовищ: досліджуваної рідини та призми 2. Нагадаємо, що граничний кут заломлення b_гр – це кут заломлення, який відповідає куту падіння світла, що прямує до 90°.

Величину граничного кута можна визначити, вико­рис­то­­вуючи закон заломлення світла для двох даних середо­вищ:

,

де a – кут падіння, b – кут заломлення, u ₁ – швидкість поширення світла в першому середовищі, абсолютний показник заломлення якого n ₁, u ₂ – швидкість поширення світла в другому середовищі, абсо­лют­ний показник заломлення якого n ₂. Для нашого випадку

, звідки ,

де n_ск – абсолютний показник заломлення скла призми 2, n_д.р. – абсолютний показник заломлення досліджуваної ріди­ни.

Оскільки показник заломлення вимірювальної призми залишається незмінним, то b_гр буде визначатися лише показ­ником заломлення досліджуваної рідини. Всередині кута, який доповнює b_гр до 90°, світлових променів не буде. Світлові промені, що виходять з призми 2, потрапляють на лінзу 3, яка збирає всі паралельні один одному промені в одній точці. На екрані 4, який міститься в фокальній площині лінзи 3, буде спостерігатися границя розділу світла та тіні (границя світлотіні), створена променями, які йдуть під граничним кутом b_гр. Таким чином, положення границі світлотіні визначається величиною граничного кута залом­лення, тобто залежить від показника заломлення досліджу­ваної рідини. На екрані нанесено шкалу, яка програ­дуйована в поділках показника заломлення. Крім того, в рефрактометрах цільового призначення існує шкала кон­цент­рацій розчинів відповідної речовини (наприклад, цук­ру). Тоді у полі зору спостерігача маємо дві шкали, границю світлотіні, а також візирну лінію у вигляді трьох штрихів.