10. Устройство рефрактометра. Принцип действия рефрактометра. Почему грань осветительной призмы рефрактометра сделана матовой?

Рефракто́метр А́ббе — изобретённый Эрнстом Аббе рефрактометр, предназначенный для измерения показателя преломления жидкостей и твёрдых тел. Рефрактометр состоит из коллимирующей системы и двух прямоугольных призм, между гипотенузными гранями которых находится небольшой зазор (около 0,1 мм). В зазор помещается исследуемая жидкость. Обе призмы должны иметь высокий показатель преломления (n=1.7 для жёлтой линии натрия \lambda_D=589,3\,nm). В простейшей конструкции рефрактометра свет проникает через верхнюю призму, чья гипотенузная грань матовая. После неё свет рассеивается и проходит сквозь исследуемую жидкость в большом интервале углов. В этом интервале будет луч, скользящий по поверхности нижней призмы, которому будет соответстовать предельный угол преломления. Лучи с бо́льшими углами преломления будут отсутствовать. Поэтому выходящий из нижней призмы свет будет иметь резкую границу, если его источник был монохроматичным.

грань осветительной призмы сделана матовой для освещения рассеянным светом жидкос ти, находящейся в зазоре Принцип работы рефрактометра Аббе основан на явлениях, происходящих на границе раздела сред с разными показателями преломления при прохождении через границу светового пучка, а точнее на явлении полного внутреннего отражения.

11. От чего зависит величина светового сектора в измерительной призме рефрактометра? Какие показатели можно определить с помощью рефрактометра? 12. Как определить показатель преломления прозрачной жидкости? Непрозрачной жидкости? Для каких жидкостей нельзя определить показатель преломления рефрактометрическим способом?

Измерение  показателя преломления прозрачных жидкостей проводится в проходящем  свете. Между призмами 1 и 2 помещают две-три капли исследуемой жидкости.  Свет падает на грань С1В1, преломляется и попадает на матовую поверхность  призмы А1В1, которая соприкасается с исследуемой жидкостью. Рассеянный  матовой поверхностью призмы свет проходит плоскопараллельный слой  исследуемой жидкости и попадает на грань АВ призмы 1 под различными  углами в пределах от 0° до 90°. Так как показатель преломления исследуемой жидкости меньше  показателя преломления измерительной призмы 1, то лучи всех направлений,  преломившись на границе жидкости и стекла, войдут в призму 1. При этом  наименьший угол, под которым луч света выйдет из второй призмы (угол ’),будет соответствовать углу падения в исследуемой жидкости на грань АВ равном 90 13. Почему граница тёмного и светлого поля в рефрактометре бывает окрашенной? Как устраняется это явление?

Граница темного и светлого полей оказалась бы размытой и окрашенной во все цвета радуги вследствие разложения белого света при прохождении его через измерительную призму. Для предупреждения этого явления в рефрактометрах типа Аббе применяются специальные устройства — компенсаторы дисперсии 14. Волоконная оптика и её использование в медицине.

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА, технология передачи света по тонким нитям из прозрачных материалов. Этот свет используется для передачи электронных сигналов на большие расстояния. В домашних условиях или в учреждении один волоконный жгут толщиной в человеческий волос может осуществлять перенос всех сигналов, необходимых для работы телевизоров, телефонов и компьютеров. Подобные нити, называемые также оптическими волокнами или световодами, изготавливаются обычно из стекла или пластмассы.

Источниками света для волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) служат лазеры и светоизлучающие диоды. Включением и выключением света кодируются биты (т.е. соответственно единицы и нули) цифровой информации. Повторители поддерживают уровень сигнала на пути следования, а приемники обнаруживают и декодируют его на другом конце линии.

Оптическое волокно состоит из светопередающей сердцевины и оболочки, которая препятствует рассеянию света. Волокна собираются в кабель, который может содержать от 72 до 144 волокон. Первые оптические волокна были многомодовыми, т.е. по ним могло проходить несколько световых волн одновременно. Многомодовые волокна требовали довольно частого расположения повторителей, чтобы компенсировать поглощение и дисперсию световых лучей на их зигзагообразном пути по стержню. Одномодовое волокно новейшей технологии имеет настолько малый диаметр сердцевины, что позволяет спрямить путь отдельного луча и намного снизить потери интенсивности сигнала. Кабели из одномодовых волокон способны передавать до 1,2 млрд. бит данных в секунду, причем расстояние между повторителями достигает 50 км.

Применения.

Оптические волокна используются в медицинских инструментах. Введенные в тело пациента, они передают изображение органа или пораженного участка на внешнюю телекамеру, исключая тем самым необходимость исследования с помощью хирургических методов. В автомобилях они служат для подачи света от общего источника к различным приборным панелям. Оптические волокна связывают компьютеры, роботы, телевизионные установки и телефоны на многих заводах и в учреждениях.

Однако такие волокна не вполне прозрачны, чтобы удовлетворить требованиям, предъявляемым к ВОЛС. В таком кабеле свет должен проходить большие расстояния без каких-либо помех. Трещины, загрязнения или пузырьки в волокне приводят к поглощению или отражению тонкого луча. Уже удалось сократить в волокнах потери на передачу до величины менее 10% на километр.

Оптические волокна, используемые для телекоммуникаций, должны свариваться так, чтобы швы были минимальны. Генераторы света должны подсоединяться к концам волокна с очень высокой точностью. Для этой цели были разработаны лазеры и светодиоды размерами не более крупицы столовой соли. Оптоволоконные кабели для телефонного обслуживания на больших расстояниях работают в США, Японии, Западной Европе. Сеть трансокеанских волоконных кабелей, связывающая Северную Америку как с Европой, так и с Азией, действует с 1990.