, (5)

где - число смещённых полос верхней системы относительно нижней (рис.2, 3).

Совмещение полос производится поворотом микрометрического винта, который проградуирован так, что поворот на одно деление изменяет разность хода на . Здесь(середина видимого спектра). Следовательно, при повороте винта наделений число полос, на которое произошло смещение спектра равно. Подставляя это выражение в (5), получаем:

. (6)

Интерферометр ИТР-1 предназначен для измерения концентрации растворов и газовых смесей путем сравнения коэффициентов преломления эталонных жидкостей и газов с исследуемыми и находит применение для обнаружения небольших количеств примесей в жидкостях. Интерферометрические методы позволяют регистрировать разности показателей преломления до восьмой цифры после запятой.

Использование компенсатора для измерения показателя преломления заключается в следующем. Две одинаковые пластинки находятся в интерферометре на пути верхнего и нижнего световых пучков. Одна из пластинок неподвижна, а другая может вращаться вокруг горизонтальной оси, изменяя свой наклон по отношению к проходящему сквозь нее световому пучку. Таким образом, можно изменить оптическую разность хода лучей. Подвижная пластинка компенсатора поворачивается с помощью рычага, приводимого в движение микрометрическим винтом, установленным на интерферометре вблизи окуляра. Головка винта снабжена делениями, она перемещается относительно линейной шкалы с делениями.

Пусть обе кюветы наполнены одинаковым раствором, а видимые в окуляр интерференционные картины не точно совпадают друг с другом. Тогда с помощью компенсатора по изменению отсчетов на головке и шкале микрометрического винта можно привести верхнюю интерференционную картину к полному совпадению с нижней (индикаторной) картиной. Этот отсчет является рабочим нулевым отсчетом прибора.

Оставляя неизменным состав эталонной жидкости, другую кювету с исследуемой жидкостью помещают в интерферометр. Компенсируя получившийся сдвиг интерференционной картины, определяют деления микрометрического винта.

Показатель преломления раствора () равен сумме показателей преломления растворённого в воде вещества () и воды () в соответствующих долях:

, (7)

где - доля растворённого вещества в растворе (концентрация).

Приравнивая (6) и (7), получаем:

.

Если умножить данное выражение на , получим формулу для вычисления концентрации растворённого вещества, выраженную в процентах:

. (8)

Определение концентрации раствора спирта в воде

1. Определить нуль прибора ().

Для этого, наблюдая в окуляр прибора при пустой камере, добиться полного совмещения интерференционных картин по нулевой полосе (см. рис.3). Нулевую полосу узнают по отсутствию радужной окраски (соседние полосы имеют цветные каемки). Произвести по шкале микрометрического винта отсчёт . Измерения проделать 5 раз, найти среднее значение. Результаты занести в таблицу 1.

2. Поместить в камеру кювету, длина которой . В правое отделение налита вода, а в левое – раствор спирта.Подождать 3-5 минут, пока интерференционная картина примет чёткий вид.

3. Вращая барабан микрометрического механизма, добиться полного совпадения нижних и верхних интерференционных полос. Произвести по шкале отсчёт делений . Измерения повторить 5 раз, найти среднее значение.

4. Вычислить число делений, соответствующее совпадению интерференционных картин, по формуле:

.

5. Вычислить концентрацию () исследуемого раствора по формуле (8), учитывая, что,- показатель преломления воды,- показатель преломления спирта.

6. Рассчитать относительную () и абсолютную () погрешности по следующим формулам:

;

.

(В формуле все абсолютные погрешности прямых измерений берутся, как погрешности приборов)

Таблица 1

№
1
2
3
4
5

7. Повторить пункты 1-6 для кюветы, длина которой , занести все данные в таблицу 2 и рассчитать концентрацию данного раствораи погрешности.

Таблица 2

№
2
1
2
3
4
5

8. По заданию преподавателя можно определить концентрацию других растворов аналогичным способом.