ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ РАСТВОРОВ

Ц е л ь р а б о т ы : Измерить показатель преломления растворов и определить их концентрацию

О б о р у д о в а н и е : Рефрактометр универсальный лабораторный УРЛ.

Теоретические сведения

При переходе из одной среды в другую луч света меняет свое направление. Это связано с тем, что скорость распространения света в различных средах различна. Отношение скорости световой волны в вакууме с к фазовой скорости V в среде называется абсолютным показателем преломления этой среды и обозначается буквой n:

.

Рассмотрим рисунок и покажем, почему на границе двух сред меняется направление распространения волны. На рисунке изображены два последовательных положения участка волнового фронта АА^ и ВВ^.

Р ис.1

Пусть ₁ - длина световой волны в среде 1, а ₂ - в среде 2. Тогда , ,

Где f – частота волны, а V₁, V₂ - фазовые скорости волны в двух средах 1 и 2.

Из прямоугольника легко найти

, или

. (1)

Соотношение (1) выражает закон преломления света: отношение синуса угла падения Q₁ к синусу угла преломления Q₂ есть величина постоянная для данных веществ.

Из формулы (1) видно, что при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду луч удаляется от нормали к поверхности раздела сред. Очевидно. Что если свет распространяется из менее плотной среды в более плотную, то скользящие лучи будут преломляться пол некоторым углом, который называется предельным, и формула (1) модет быть записана следующим образом:

(2),

где n₁ – показатель преломления менее плотной среды, n₂ - показатель преломления более плотной среды, I – предельный угол преломления. Этот угол будет определять границу светотени при прохождении света через две среды.

Таким образом, зная показатель преломления n₂ и угол I , можно пользуясь соотношением (2) определить показатель преломления исследуемого вещества.

Измерения и обработка результатов

1. Изучить устройство рефрактометра, сравнивая описание его с прибором.

2. Включить рефрактометр в сеть.

3. Откинуть верхнюю призму, капнуть несколько капель раствора и закрыть верхнюю камеру.

4. Луч света направить в верхнюю камеру.

5. Перемещением рукоятки с окуляром вдоль шкалы вверх и вниз ввести в поле зрения границу светотени.

6. Резкость границы светотени, штрихов шкалы и перекрестия сетки установить по глазу наблюдателя вращением гайки окуляра.

7. Вращением рукоятки дисперсионного компенсатора устранить окрашенность границы светотени.

8. После совмещения границы светотени с перекрестием сетки производят отсчет по шкале показателей преломления или процента сухих веществ.

Измерения производят три раза. Среднее арифметическое трех отсчетов является конечным результатом измерений.

Описание прибора

Рефрактометр УРЛ предназначен для непосредственного измерения показателя преломления веществ и для определения концентрации растворов. Оптическая схема приведена на рисунке 2.

Рис.2

1 - источник света; 2,3 - конденсор; 4 - призма осветительная; 5 - призма измерительная; 6 - призма прямого зрения; 7 - призма отражательная; 8 - объектив зрительной трубы; 9 - сетка; 10 - шкала; 11, 12 - окуляр зрительной трубы.

Свет от источника конденсором 2, 3 направляется на входную осветительную призму, затем проходит слой исследуемого вещества, которое помещается между плоскостями двух призм - осветительной 4 и измерительной 5. Лучи предельные и преломленные под различными углами, вышедшие затем из измерительной призмы через ее вторую грань, фиксируются объективом 8 зрительной трубы, в ее поле зрения образуя светлую и темную часть поля, разделенную прямой границей. Границей светотени являются предельные лучи.