6. Принцип действия рефрактометра Аббе.

К рефрактометрам типа Аббе относятся приборы ИРФ-22, ИРФ-454, а также рефрактометр PJI. Эти приборы предназначены для быстрого определения показателя преломлении и средней дисперсии твердых тел и малых количеств жидкостей. Их важнейшая осо­бенность состоит в использовании «белого» света, дневного или электрического, причем отсчет по прибору дает показатель преломления, равный показателю n_D, измеренному дли монохроматического света желтой линии D в спектре натрия.

На приборах типа Аббе можно изменять показатель преломления в интервале 1,2 -2,0.

Действие рефрактометра основано на явлении полного внутреннего отражения, состоящем в том, что, если луч света идет из среды 1 в среду 2, то при некотором значении утла падения =₀ угол преломления х примет максимальное значение х₀ = 90.

При этом луч, дойдя до поверхности раздела, далее пойдет вдоль этой поверхности и, следовательно, в этом положении

sino/sin 90= n₂/n₁ или n₂/n₁ = sin₀ (1)

Если направить луч в среде 1 под углом >₀, то он вообще не попадает в среду 2, отразившись от поверхности раздела. Угол ₀ называется предельным углом (рис.1 ). Среда 1

Рис. 1. Преломление света и полное внутреннее отражение

Главной частью прибора являются две прямоугольные призмы, сложенные диагональными плоскостями, между которыми помещается небольшоеое количество жидкости (1-2 капли). Пл-сти призм прижимаются друг к другу, и жидкость растекается между ними тон­ким слоем (0,1-0,2 мм).

Грань одной из призм освещается рассеянным светом, отражен­ным от зеркала. Лучи света проходят через призму, слой жидкости, вторую призму, выходя из нее, попадают в окуляр зрительной трубы. Поворачивая призмы относительно источника света, можно добиться такого их положения, что часть лучей, вошедших в первую (освети­тельную) призму, испытывает полное внутреннее отражение на гра­нице раздела призма - слой жидкости и благодаря этому не попадает ни во вторую призму, ни в окуляр. Другая часть лучей, попадающих на границу раздела призма-слой жидкости под углами, меньшими пре­дельного, попадает в окуляр, благодаря чему одна часть поля зрения окажется неосвещенной, вторая - освещенной.

Призмы поворачивают до тех пор, пока граница раздела света и тени не совпадет с находящимся в поле окуляра крестом нитей. В этом положении отсчитывают значение показателя преломления по местонахождению указателя на шкале рефрактометра. Если показатель преломления призмы равен n_, то показатель пре­ломления исследуемого вещества n_x будет равен

n_x = n_ sin ₀ (2)

окуляр

зеркало

Рис. 2 Схема прохождении света в рефрактометре Аббе

Очевидно, что n_x, должно быть меньше показателя преломления изме­рительной призмы. Устройство прибора позволяет прочесть значение n_x, непосредственно но шкале рефрактометра (рис. 2).

Применение приведенного выше уравнения допустимо только при преломлении монохроматического света. При ис­пользовании «белого» света для измерении показателя преломления резкой границы света и тени в поле зрения не будет, т.к. вследствие дисперсии (зависимости преломления от длины волны) появится ряд границ различных цветов (спектр). Устранение этого явления - ахроматизация - производится с помощью специального компенсатора, расположенного в нижней части зрительной трубы.

Компенсатор состоит из двух призм Амичи, которые могут вра­щаться вокруг общей оси в противоположных направлениях. Призма Амичи склеена из трех частей, подобранных так, что проходя через призму, желтые лучи не меняют направления. При положении призм, показанном на рис. 3а, белый свет, пройдя через компенсатор, раз­ложится в спектр, т.к. суммарная угловая дисперсия максимальна, а при положении призм, показанном на рис. 3б, белый свет остается пе­реложенным (суммарная дисперсия равна 0).

Рис .3. Положение призм компенсатора

Когда на компенсатор попадает свет, разложенный на состав­ные части на измерительной призме, поворачивая компенсатор можно подобрать такое относительное положение его призм, при котором их суммарная дисперсия равна по величине и противоположна по знаку дисперсии светового пучка, прошедшего через призменный блок рефрактометра, и суммарная дисперсия будет равна нулю. Благодаря этому разложенный ранее пучок вновь соберется в белый луч, направление к-ого совпадает с неизменным направлением желтого луча. В поле зрения (окуляре) появится резкая граница, положение которой соответствует лучу определенной длины волны-желтой D-линии натрия, несмотря на то, что поле зрения освещено белым светом.