Фотометр Пульфриха
Фотометр Пульфриха относится к системе диафрагменных приборов с визуальным уравниванием интенсивности света в двух плечах прибора. В силу последнего обстоятельства прибор можно использовать только для работы в видимой области.
Оптическая схема фотометра показана на рис.3. Световые пучки от источника света S, отразившись от зеркал З1 и З2, проходят в одном плече через кювету К1 с водой, в другом через кювету К2 с поглощающим раствором. Пройдя через диафрагмы Д1 и Д2, площадь отверстия которых можно изменять от 0 до S0 поворотом барабанов Б1 и Б2, оба пучка при помощи призм П1 и П2 направляются на бипризму Бп. Между бипризмой и окуляром Ок находится кассета со сменными фильтрами, которые можно поочередно помещать на пути лучей. Фильтры изготовлены из специальных стекол, каждое из которых пропускает монохроматический свет с определенной длиной волны. Благодаря этому можно изучать поглощение на разных длинах волн.
Из-за присутствия бипризмы Бп поле зрения окуляра выглядит в виде круга, разделенного вертикально линией на две равные половины. Благодаря повороту лучей бипризмой, левая половина освещается только потоком Ф1, а правая половина – только потоком Ф2, выходящим из левой диафрагмы Д2.
При Ф1 = Ф2 все поле будет освещено равномерно. При этом световые потоки можно представить как
Ф1=I1S1, Ф2=I2S2,
где I – соответствующие интенсивности, а S – площади отверстий диафрагм.
Пусть интенсивности света, падающего на кюветы К1 и К2, одинаковы и равны I0.
Интенсивность света, прошедшего кювету К1 с водой, практически остается неизменной (вода не поглощает в видимой области)
I1I0.
Интенсивность света, прошедшего кювету К2 с исследуемым раствором, уменьшается (раствор поглощает свет)
I2I0.
Вследствие этого правая половина поля зрения окажется более темной. Для выравнивания освещенностей обеих половинок, нужно уменьшить площадь отверстия диафрагмы со стороны воды, уменьшив S1 по сравнению с S2 . Этого добиваются вращением барабана Б1.
Пусть диафрагма Д2 открыта полностью, т.е. S2=S0, тогда при равенстве освещенности обеих половин поля зрения имеем
I0S1=I2S0.
Отсюда
и
.
На
измерительных барабанах Б1
и Б2
нанесено две шкалы: красная и черная.
Красная шкала проградуирована в значениях
;
черная – в значениях
.
Это позволяет определитьЕ
и D
непосредственно по барабану диафрагмы
Д1,
расположенной со стороны воды.
Если интенсивность света, падающего на кюветы К1 и К2 различна, то поглощение Е нельзя определить по какому-то одному барабану. В этом случае поступают следующим образом. Сначала кювету с исследуемым раствором ставят в правый пучок света, а кювету с водой в левый. Правый барабан ставят на отсчет 0 (по красной шкале). Вращением левого барабана добиваются одинаковой освещенности обеих половин поля зрения и снимают отсчет Е1 по красной шкале левого барабана. Затем кюветы меняют местами. При этом левый барабан устанавливают на нуль, а по правому снимают отсчет Е2.
Можно показать, что искомое поглощение найдется как полусумма обоих отсчетов
.
(8)
Порядок выполнения работы
До начала работы следует проверить правильность установки прибора. Для этого надо убедиться, что при отсутствии кювет и одинаковом положении отсчетных барабанов обе половины поля зрения одинаково и равномерно освещены. Выполнение этого условия означает равенство интенсивностей света, падающего на кюветы К1 и К2. Как было показано, в таком случае отсчет Е можно сделать по одному барабану со стороны кюветы с водой. Неодинаковость в освещении поля зрения можно устранить, отрегулировав положение источника света. Но в процессе работы указанная установка может сбиться и, чтобы избежать связанных с этим ошибок, отсчеты лучше делать по двум барабанам с использованием формулы (8).