2. Устройство и работа рефрактометра.

Принцип действия рефрактометра основан на законах преломления и на явлении полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления. На рефрактометре можно исследовать вещества с показателем преломления от 1 до 1,7.

Все измерения проводят в “белом” свете (дневном или электрическом).

Показатель преломления прозрачных жидких сред определяют в проходящем свете (метод скользящего луча), а полупрозрачных и мутных сред и твердых тел - в отраженном (метод полного внутреннего отражения).

Оптическая часть рефрактометрического блока представлена на рис.4. Несколько капель исследуемой жидкости помещают между двумя гипотенузными гранями призмы 1 (А₁B₁) и призмы 2 (АВ) рис.4.

Рис.4 Образование границы света и тени в рефрактометре при измерении по методу скользящего луча (1 - осветительная призма, 2 - измерительная призма, n - исследуемая жидкость).

Свет, рассеянный матовой поверхностью А₁В₁, проходит слой жидкости и под всевозможными углами 0    90 падает на сторону АВ измерительной призмы 2. Поскольку призма изготовлена из оптически более плотного материала, чем исследуемая среда, то углы преломления световых лучей на границе АВ будут меньше углов падения. Скользящий луч MO (  90), преломляясь на границе (АВ) жидкость — стекло, пойдет в нижней измерительной призме 2 под максимальным или предельным углом преломления _пред.

По направлению, соответствующему углам   _пред, свет распространяться не будет. Луч света ON далее преломляясь на границе СВ попадает в объектив, где будет видна граница света и тени. Угол , под которым выходит предельный пучок света, создающий границу света и тени, зависит от показателя преломления исследуемой жидкости. Это позволяет проградуировать шкалу прибора прямо в значениях показателя преломления.

При измерениях по методу полного внутреннего отражения призму 2 освещают со стороны грани АС через специальное отверстие (рис.5). Грань АС делается матовой. Свет в этом случае падает на грань АС со всевозможными углами.

Рис.5 Образование границы света и тени при измерении по методу полного внутреннего отражения.

При i  i_пред свет, пройдя в жидкую среду с показателем преломления

n  N и отражаясь от границы А₁В₁, попадает опять в измерительную призму 2 сильно ослабленным, а при i  i_пред на границе АВ наступает полное внутреннее отражение и в поле зрения окуляра будет наблюдаться светлое пятно. В поле зрения трубы наблюдается опять граница света и тени, но картина будет менее контрастная, чем в методе скользящего луча. Т.к. условия, определяющие величину предельного угла, в обоих методах совпадают, то положение линии раздела в обоих методах будет одинаковым.

Метод полного внутреннего отражения позволяет к тому же измерять показатель преломления непрозрачных сред и твердых веществ. В этом случае исследуемый образец должен иметь плоскую полированную поверхность. Этой поверхностью он должен прижиматься к грани АВ призмы 2. Призма 1 при этом отводится в сторону. Для обеспечения оптического контакта в зазор между соприкасающимися поверхностями вводится тонкий слой жидкости (обычно  - бромнафталин ) с показателем преломления N  n  n_{твердого тела.}

Общий вид и оптическая схема прибора представлены соответственно на рис.6 и рис.7.

Рис.6. Оптическая схема рефрактометра ИРФ - 454.

1 - зеркало,

2 - призма измерительная,

3 - стекло защитное,

4 - зеркало

5 - призма измерительная,

6 - конденсатор,

7 - линза стеклянная склеенная,

8 - сетка,

9- окуляр,

10 - призма АВ 90,

11 - зеркало,

12 - объектив,

13 - зеркало,

14 - светофильтр,

15 - призмы,

16 - шкала.