3.4.Физ. Основы рефрактометрического м-да. Коэффициент преломления.

Физические основы рефрактометрии. Рефрактометрический анализ основан на определении показателя (коэф-та) прелом­ления иссл-ого в-ва.

среда 1

среда 2

При пад-ии пучка лучей на границу раздела двух прозрачных однор-ых сред 1 и 2 часть его отраж-ся под углом, = углу падения i₁, др же часть пересекает

Рис. 1. Преломление свет

границу раздела и переходит в среду 2. При этом изменяется скорость и направление распростране­ния света в среде 2. Световой луч, распространяющийся в среде 1 под углом падения i₁, проходит в среде 2 под углом i_2, называемым углом преломления (рис.1).

Изменение направления распространения света (преломление) при его переходе из одной среды в другую характеризуется относительным показателем преломления среды 2 по отношению к среде 1, равным

n₂₁ =v₁ / v₂, (1)

где v₁ и v₂, - скорости распр-ия световой волны в средах 1 и 2 соответственно.

Если световая волна переходит из вакуума (среда 1 - вакуум), показатель преломления среды 2 (вещество) называется абсолютным:

n₂ = с/ v₂, (2)

где с - скорость света и вакууме (3 х 10¹⁰ см/с).

Относительный показатель преломления n₂₁ согласно ф-лам 1 и 2 равен отношению абсолютных показателей преломления ве­ществ 1 и 2:

n₂₁= n₂/ n₁ (3)

При измерении показателей преломления жидких и твердых тел обычно определяются их относительные показатели преломления по отношению к воздуху. Для получения абсолютных показателей пре­ломления достаточно умножить величину показателя преломления вещества но отношению к воздуху на абсолютный показатель пре­ломления воздуха, равный при атмосферном давлении и комнатной температуре n_абс=1,00027, следовательно n_абс=1,00027n (4).

На практике измерение показателя преломления производится по ф-ле:

n₂₁ =v₁ / v₂= sin i₁/sin i₂ (5)

как отношение синуса угла падения i₁ к синусу угла его преломления i₂

Каждое индивидуальное химическое соединение имеет при по­стоянных условиях измерения строго определенное значение показа­теля преломления, величина к-ого определяется строением этого вещества, что объясняется индивидуальным характером взаимодейст­вия ЭМ излучения с в-вом.

При прохождении света через непол-ое в-во мол-лы этого в-ва попадают в ЭМ поле, под возд-ем к-ого происх деформац-ая поляризация м-лы, вызы­ваемая как смещением электронов относит-о ядер ат-ов (элек­тр-ая поляризация), так и смещ-м ядер атомов относ-но друг др (ат-ая поляризация), и пропорц-ая напряж-сти поля.

Центры тяжести положительных и отрицат зарядов в мо­л-ле теперь не совпадают и возникает индуцированный дипольный момент, пропорц-ый напряж-сти поля. При прохожд света ч-з полярное в-во к деформационной поляризации добавляется и т.н. ориентационная поляризация, связанная с тем, что под влиянием ЭМ поля такие мол-лы ориентируют­ся вдоль силовых линий ноля, стремясь принять уст-ое положе­ние, отвечающее мин-му потенциальной энергии.

Поляризации Р молекулы связана е диэлектрической проницае­мостью среды:

Р = Р_деф +Р_ор = (-1)/( + 2) (М /d) = 4/3 N_A, (6)

где Р_деф – деформац-ая поляризация; Р_ор–ориентац-ая поляризация; М- молекул масса в-ва; d-плотность в-ва; N_A-число Авагадро; -поляризуемость мол-лы.

Полная поляризация наблюдся только в статическом поле и поле низкой частоты. В высокочастотном поле диполи не успевают ориентироваться. Поэтому, напр, в поле ИК-излученин возникает электронная и атомная поляризация, а в поле видимого света - только электр-ая поляризация, т. к. из-за высокой частоте колебаний поля смещ-ся только легкие ч-цы - электроны. Для непол-ых в-в Р_ор =0 и Р = Р_деф = Р_эл.