На практиці вимірюють відносний показник заломлення рідких і твердих речовин по відношенню до повітря:



;

. (5)

Таким чином, згідно з (5) відносний показник заломлення, який вимірюють по відношенню до повітря, називають просто показником заломлення і позначають літерою .

Показник заломлення залежить довжини хвилі падаючого світла, температури, концентрації (для розчинів) і тиску (для газів).

Залежність показника заломлення від природи речовини характеризується молярною рефракцією (R_M):

(6)

де n – показник заломлення світла; ρ – густина речовини, г/см³; М – молярна маса речовини, г/моль.

На основі експериментального дослідження молярної рефракції і довідкових даних про атомні рефракції можна встановити будову молекули.

Залежність від концентрації розчину має вигляд лінійного рівняння:

, (7)

де – показник заломлення чистого розчинника

– концентрація розчину

– емпіричний коефіцієнт.

Залежність показника заломлення від довжини хвилі падаючого світла називається дисперсією. Зазвичай, мірою дисперсії вважають різницю показників заломлення при двох довжинах хвиль. Тому вимірювання проводять при монохроматичному світлі й постійній температурі, що вказуються у вигляді індексів. Наприклад, символ означає показник заломлення при 25⁰ С для блакитної лінії кадмію з довжиною хвилі = 480 нм. Замість довжини хвилі частіше користуються літерним позначенням: , , де D – лінія натрію (=589 нм) , С – лінія водню (=656 нм), тощо. На практиці користуються жовтою лінією спектру натрію .

У разі збільшення довжини хвилі й температури показник заломлення зменшується. Зменшення при зростанні температури зумовлено зменшенням густини розчину. Для забезпечення постійної температури при визначенні показника заломлення рефрактометри обладнані пристроями для термостатування.

Переваги рефрактометричного методу: висока швидкість, технічна простота і точність вимірювання показника заломлення, незначні витрати речовин і реактивів.

Показник заломлення належить до числа небагатьох констант, які можна виміряти з дуже високою точністю і малою затратою часу, володіючи тільки невеликою кількістю речовини. Рефрактометри дозволяють визначити показник заломлення з точністю до 0,01%, і для цього потрібно всього 0,05-0,5 г речовини, а вся процедура вимірів зводиться до відрахунку за шкалою.

Практично показник заломлення визначають у видимій частині спектру за допомогою приладу рефрактометру. Найчастіше використовують рефрактометри типу Аббе, який вимірює кут повного внутрішнього відбиття. Вимірюють показник заломлення від 1,3 до 1,7.

4.2. Характеристика рефрактометра рпл-4.

У лабораторному практикумі для вимірювання показника заломлення використовують рефрактометр лабораторний РПЛ–4 типу Аббе. Рефрактометр призначений для вимірювання показників заломлення n рідких і твердих (прозоре скло, кристали, полімери) речовин і масової частки сахарози в хімічно чистих розчинах сахарози у воді. Рефрактометр може використовуватись для визначення масової частки сухих речовин в різних розчинах, які містять сахарозу і інші добавки, але основною речовиною в яких є сахароза.

Рефрактометр використовується для контролю технологічних процесів на підприємствах харчової, фармацевтичної, хімічної і інших галузей промисловості, а також для контролю якості харчових продуктів.

Рис. 2. Зовнішній вигляд рефрактометра РПЛ-4.

1–освітлювач, 2–світлофільтр, 3–ширма, 4–шарнір, 5–термометр, 6–пробка, 7–шкала, 8–ручка окуляра, 9–окуляр, 10–ручка дисперсійного компенсатора, 11–корпус, 12–колонка, 13–вилка роз’єму, 14–гайка, 15–основа, 16–дно.

Принципова схема рефрактометра типу Аббе наведена на рис.2:

І

ІІ

Рис.3. Принципова схема рефрактометра Аббе:

1- дзеркало 2-освітлювальна призма; 4- вимірювальна призма 3- досліджувана речовина 5- зорова трубка 6- призма Амічі 7- шкала рефрактометра 8- лінза окуляра.

Головною частиною рефрактометра є дві прямокутні призми, стулені діагональними площинами (2,4). Після проходження крізь верхню освітлювальну призму 2 світло попадає в досліджуваний розчин (3) і на межі поділу між розчином і гранню нижньої вимірювальної призми (4) (на неї наносять досліджуваний розчин) заломлюється (промінь I на рис.2). Поверхня освітлювальної призми зроблена матовою для розсіювання світла. Потім заломлений промінь попадає до зорової трубки (5), де знаходиться система лінз і компенсатор дисперсії, який складається із двох призм Амічі (6), що можуть обертатися навколо загальної осі в протилежних напрямах. Освітлення проводиться білим (немонохроматичним) світлом. Призма Амічі склеєна з трьох частин, підібраних таким чином (різний сорт скла), що тільки жовті промені не змінюють напряму, коли проходять крізь призму. Тому показник заломлення відносять до жовтої D – лінії натрію. Якщо біле світло проходить крізь компенсатор при положенні призм I (рис. 4), воно розкладеться у спектр, а при положенні призм II – залишиться не розкладеним і знову збереться у білий промінь, напрям якого буде тотожним напряму жовтого променя.

I

II

Р ис. 4. Схема двох крайніх положень призм компенсатора.