РЕФРАКТОМЕТРИЯ

РЕФРАКТОМЕТРИЯ (от лат. refractus - преломлённый и ...метрия), раздел оптич. техники, посвящённый методам и средствам измерения преломления показателей (ПП) твёрдых, жидких и газообразных сред в различных участках спектра оптического излучения (света). Зная ПП п и его дисперсию (зависимость от длины волны света) D, можно определить и др. величины, зависящие от п и D. Методы Р. разделяются на: 1) методы прямого измерения углов преломления света при прохождении им границы раздела двух сред; 2) методы, в к-рых используется явление полного внутреннего отражения (ПВО) света; 3) интерференционные методы (см. Интерференция света); 4) фотометрич. методы, в к-рых используется зависимость отражения коэффициента (или коэфф. пропускания) света на границе двух сред от соотношения их ПП (см. Отражение света, Френеля формулы); 5) прочие методы (измерение фокусного расстояния линзы и кривизны её поверхностей для определения ПП её материала, измерение поперечного смещения луча плоскопараллелъной пластинкой из исследуемого материала, иммерсионный метод и т. д.). Наиболее распространены первые три из этих групп методов Р. Для измерения методами 1-й группы образцу придают форму призмы (см. Дисперсионные призмы) и определяют ПП, добиваясь поворотом призмы того, чтобы угол отклонения луча 6 (рис. l,a) был минимален. При др. спо-

Рис. 1. Определен ние показателя преломления (ПП) п по отклонению луча в призматических образцах, а - ход луча через призму с преломляющим углом а.

Угол отклонения 6 имеет наименьшую величину при равенстве углов входа луча в призму и выхода из неё: i₁ = i₂ (т. н. симметричный ход луча через призму), п определяют по формуле

б - ход луча через призму с измеряемым ПП п, помещённую в прямоугольную выемку призмы с известным ПП N; показан наиболее распространённый вариант с преломляющим углом призмы a = 90° и углами y₁ = у₂ = 45°. п связан с измеряемым углом и выхода луча соотношением

собе измерения га исследуемый образец помещают в специально изготовленную призму с известным ПП N (рис. 1,б), Для измерения ПП жидкостей призматич. образцы выполняются полыми и заливаются исследуемой жидкостью. Точность определения ПП этими методами ~ 10^-5, а разности ПП двух веществ ~ 10^-7. Очень часто используются и методы Р., основанные на явлении ПВО. Образец с измеряемым ПП приводится в оптический контакт с эталонной призмой из материала с высоким и заранее точно измеренным ПП N (рис. 2). Свет может направляться как со стороны образца, так и со стороны призмы. В обоих случаях в определённом (очень узком) интервале углов падения пучка лучей на границу раздела образца и призмы в поле зрения наблюдат. зрительной трубы появится чёткая граница, разделяющая тёмный и светлый участки поля. Один из участков (тёмный при освещении со стороны образца, светлый при освещении со стороны призмы) соответствует лучам, претерпевающим ПВО, а граница этого участка - предельному, или критическому, углу падения луча. Точность метода ПВО ~10^-5.

Рис. 2. Измерение теля преломления (ПП) п с использованием явления полного внутреннего отражения (ПВО). 1 - 1‘, 2 - 2‘ - ход лучей при освещении со стороны исследуемого образца (для упрощения рисунка отражённая часть луча 2 не показана). 1 - 1‘ - предельный ЛУЧ, Соответствующий УГЛУ ф_1пво

в материале нижней призмы. 3 - 3‘, 4 - 4‘, 5 - 5‘ - ход лучей при освещении снизу, со стороны призмы с известным ПП N. 4 - 4‘ - предельный луч, при падении которого под углом ф_2пво на границу раздела призмы и образца происходит ПВО. А и В - схематические изображения поля зрения наблюдательной трубки при прохождении через неё предельных лучей 1‘ и 4‘. п связан с измеряемым углом (3 между направлением предельного луча и нормалью к грани призмы формулой

± cos a sin b, где а - преломляющий угол призмы с известным ПП.

В интерференционных методах разность ПП сравниваемых сред определяют (рис. 3) по числу порядков интерференции лучей, прошедших через эти среды. Точность этих методов достигает 10^-7- 10^-8. Их применяют, например, при измерениях в газах и разбавленных растворах.

Приборы для определения ПП методами Р. наз. рефрактометрами. Р. нашла широкое применение в физич. химии для определения состава и структуры веществ, а также для контроля качества и состава различных продуктов в химич., фармацевтич., пищевой и мн. др. отраслях пром-сти. Достоинства рефрактометрич. методов химич. количественного анализа - быстрота измерений, малый расход вещества и высокая точность. Знание градиентов ПП позволяет производить расчёт градиентов плотности и концентрации. В нек-рых случаях по виду кривых ПП можно делать выводы о характере взаимодействия веществ и образовании соединений. Методы Р. используют при проверке однородности твёрдых образцов и жидкостей, в аэро- и гидродинамич. исследованиях. Особую роль играет Р. в оптич. пром-сти, т. к. ПП и дисперсия стекла и др. оптич. материалов являются их важнейшими характеристиками.

Рис. 3. Принцип действия интерференционного рефрактометра. Луч света разделяют так, чтобы две его части прошли через кюветы длиной l, заполненные веществами с различными показателями преломления. На выходе из кювет лучи приобретают определённую разность хода и, будучи сведены вместе, дают на экране картину интерференционных максимумов и минимумов с k порядками (схематически показана справа). Разность показателей преломления дельта n=n₂-n₁=kЛ/2, где Л - длина волны света.

Лит.: Ш и ш л о в с к и и А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961; Иоффе Б. В., Рефрактометрические методы химии, 2 изд., Л., 1974. М. В. Лейкин.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

РЕФРАКТОМЕТРЫ →← РЕФРАКТЕРНЫЙ ПЕРИОД

РЕФРАКТОМЕТРИЯ

Синонимы слова "РЕФРАКТОМЕТРИЯ":

Смотреть что такое РЕФРАКТОМЕТРИЯ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: