Как да измерим индекса на пречупване
Когато светлината навлиза в среда B от среда A, ако среда A е хидрофобно вещество към среда B, т.е. nA< nP=1/sin is also a constant, and its relationship with the refractive index is: Indicates. Obviously, under a certain wavelength and certain conditions, it can be seen that the refractive index can be obtained by measuring the critical angle, which is the basic optical principle of the commonly used Abbe refractometer.
За да измери стойността, рефрактометърът на Abbe приема метода "полусветлина и полутъмнина", който позволява на монохроматичната светлина да навлиза в среда B от среда A от всички ъгли на 0-90 градуса, при този път целият критичен ъгъл в средата B е Светлината преминава през всички зони, така че е ярка; докато всички области извън критичния ъгъл не пропускат светлина, така че е тъмно и границата между светлите и тъмните зони е много ясна. Ако наблюдавате с окуляр над средата B, можете да видите полутъмно изображение с много ясна граница.
Средата е различна, критичният ъгъл също е различен и положението на границата на светлите и тъмните зони в окуляра също е различно. Ако в окуляра е гравирана "напречна" линия, променете относителната позиция на носителя B и окуляра, така че всеки път границата между светлите и тъмните зони винаги да съвпада с пресечната точка на "напречната линия", като измервате неговата относителна позиция ( ъгъл) и след преобразуване може да се получи индексът на пречупване. Отчитането, гравирано върху скалата на рефрактометъра Abbe, е преобразуваният индекс на пречупване, така че може да се чете директно. В същото време рефрактометърът Abbe има устройство за елиминиране на дисперсията, така че може директно да използва слънчева светлина, а измерените числа са същите като тези, измерени с натриева светлина. Това са предимствата на рефрактометъра Abbe.
Как да използвате рефрактометъра Abbe: първо свържете рефрактометъра към резервоара за постоянна температура, след постоянна температура, отделете призмата под прав ъгъл и внимателно избършете горната и долната огледална повърхност с малко количество етанол или ацетон върху коприна или почистване на лещи хартия. След като етанолът или ацетонът се изпарят, добавете капка дестилирана вода към огледалото отдолу, затворете призмата и регулирайте огледалото, за да направите зрителното поле вътре в огледалото светло.
Завъртете призмата, докато в огледалото се появи гранична линия или цветна светлинна лента; ако се появи цветна светла лента, коригирайте дисперсията, за да направите границата между светло и тъмно ясна и след това завъртете правоъгълната призма така, че граничната линия да минава през пресечната точка на "кръста". Запишете отчитането и температурата, повторете два пъти, за да измерите средния индекс на пречупване на чиста вода и го сравнете със стандартната стойност на чиста вода (=1.33299), може да се получи калибровъчната инсталация на рефрактометъра и след това индексът на пречупване на течната проба, която ще се тества, може да бъде измерен по същия начин. Стойността на корекцията обикновено е малка и ако стойността е твърде голяма, целият инструмент трябва да се калибрира отново. При използване на рефрактометъра трябва да се обърне внимание на следните точки:
(1) Диапазонът на измерване на Abbe е от 1,3000 до 1,7000, а точността е ±0,0001; при измерване трябва да се обърне внимание дали температурата на изолационния кожух е правилна. Ако искате да измервате до ±0,0001, температурата трябва да се контролира в диапазона от ±0,1 градуса.
(2) Инструментът не трябва да се излага на слънчева светлина по време на употреба или съхранение и трябва да бъде покрит с черна кърпа, когато не се използва.
(3) Призмата на рефрактометъра трябва да бъде защитена, за да се избегнат драскотини по повърхността на огледалото. Когато добавяте течност, краят на капкомера не трябва да докосва призмата.
(4) Повърхността на огледалото трябва да се почиства преди всяка капка от пробата; след употреба повърхността на огледалото също трябва да се почисти с ацетон или 95 процента етанол и призмата трябва да се затвори след изсъхване.
(5) Трябва да се избягват течности, които корозират или разтварят стъклото на призмата, изолационния метал и лепилото между тях.
Накрая трябва да се отбележи, че рефрактометърът на Abbe не може да се използва при по-високи температури; трудно е да се измерват летливи или абсорбиращи вода проби; освен това изискванията за чистота на пробите също са високи. Най-общо казано, когато температурата се повиши с един градус, индексът на пречупване на течното органично съединение намалява с 3,5×10-4—5,5×10-4. Някои течности, особено когато температурата, чийто индекс на пречупване трябва да се получи, е близка до точката на кипене, имат температурен коефициент до 7×10-4. В практическата работа индексът на пречупване, измерен при определена температура, често се преобразува в индекс на пречупване при друга температура. За удобство на изчислението 4,5×10-4 обикновено се използва като константа на промяна на температурата. Стойността, получена чрез това грубо изчисление, може да има лека грешка, но е с референтна стойност. С други думи, индексът на пречупване намалява с повишаването на температурата и индексът на пречупване се променя с около 0.00045 за всяка промяна от 1 градус по Целзий. Можем да изчислим индекса на пречупване, коригиран до 20 градуса по следната формула: nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 градуса )
където nD(t) е експериментално измереният индекс на пречупване при температура t. Това показва, че когато експерименталната температура е по-висока от 20 градуса, nD(20) е по-голямо от nD(t); докато когато експерименталната температура е по-ниска от 20 градуса, nD(20) е по-малък от nD(t).
Пример: Дадено е nD(t) =1.3667, t=25.2 степен, изчислете nD(20).
nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 степен )
nD(20)=1.3667 плюс 0,00045(25,2 градуса -20 градуса )
{{0}}.3667 плюс 0,00045 × 5,2
=1.36904 Ефект от дължината на вълната на светлината
Коефициентът на пречупване на дадено вещество варира в зависимост от дължината на вълната на светлината, като по-дългите дължини на вълната имат по-малък индекс на пречупване, а по-късите дължини на вълната имат по-голям индекс на пречупване. Източникът на светлина, използван за измерване, обикновено е бяла светлина. Когато бялата светлина се пречупва от призмата и течността на пробата, поради различните дължини на вълната на всяка цветна светлина, степента на пречупване също е различна. След пречупване, той се разлага на различни цветни светлини. Това явление се нарича дисперсия. Разсейването на светлината ще направи разделителната линия между светло и тъмно в зрителното поле неясна, което ще доведе до грешки в измерването. За да се елиминира дисперсията, в долния край на наблюдателната тръба на рефрактометъра Abbe е монтиран компенсатор на дисперсията.
Ефект на температурата
Коефициентът на пречупване на разтвора се променя с температурата, индексът на пречупване намалява с повишаването на температурата и се увеличава с понижаването на температурата. Скалата на рефрактометъра е гравирана при стандартна температура от 20 градуса. Следователно, най-добре е да измервате индекса на пречупване при 20 градуса. В противен случай трябва да се извърши температурна корекция на резултатите от измерването. Когато надвиши 20 градуса, добавете корекционния номер; когато е по-ниска от 20 градуса, извадете корекционното число
