Cum se măsoară indicele de refracție
Când lumina pătrunde în mediul B din mediul A, dacă mediul A este o substanță hidrofobă în mediul B, adică 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.
Pentru a măsura valoarea, refractometrul Abbe adoptă metoda „pe jumătate lumină și pe jumătate întunecată”, care constă în a lăsa lumina monocromatică să intre în mediul B din mediul A din toate unghiurile de 0-90 grade, la de data aceasta, întregul unghi critic în mediul B este Lumina trece prin toate zonele, deci este luminos; în timp ce toate zonele din afara unghiului critic nu trec lumina, deci este întuneric, iar granița dintre zonele luminoase și întunecate este foarte clară. Dacă observați cu un ocular deasupra mijlocului B, puteți vedea o imagine semiîntunecată cu o limită foarte clară.
Mediul este diferit, unghiul critic este, de asemenea, diferit și poziția limită a zonelor luminoase și întunecate din ocular este, de asemenea, diferită. Dacă o linie „în cruce” este gravată în ocular, schimbați poziția relativă a mediului B și a ocularului, astfel încât de fiecare dată limita dintre zonele luminoase și întunecate să coincidă întotdeauna cu intersecția „liniei transversale”, prin măsurarea poziția sa relativă (unghiul) și după conversie se poate obține indicele de refracție. Citirea gravată pe scara refractometrului Abbe este indicele de refracție convertit, deci poate fi citit direct. În același timp, refractometrul Abbe are un dispozitiv de eliminare a dispersiei, astfel încât poate folosi direct lumina soarelui, iar numerele măsurate sunt aceleași cu cele măsurate cu lumina de sodiu. Acestea sunt avantajele refractometrului Abbe.
Cum se utilizează refractometrul Abbe: conectați mai întâi refractometrul la rezervorul cu temperatură constantă, după temperatură constantă, separați prisma în unghi drept și ștergeți ușor suprafețele superioare și inferioare ale oglinzii cu o cantitate mică de etanol sau acetonă pe mătase sau curățarea lentilelor hârtie. După ce etanolul sau acetona se evaporă, adăugați o picătură de apă distilată în oglinda de dedesubt, închideți prisma și reglați oglinda pentru a face câmpul vizual din interiorul oglinzii luminos.
Rotiți prisma până când în oglindă apare o linie de delimitare sau o bandă de lumină colorată; dacă apare o bandă de lumină colorată, reglați dispersia pentru a clarifica granița dintre lumină și întuneric, apoi întoarceți prisma în unghi drept, astfel încât linia de delimitare să treacă prin intersecția „crucii”. Înregistrați citirea și temperatura, repetați de două ori pentru a măsura indicele de refracție mediu al apei pure și comparați-l cu valoarea standard a apei pure (=1.33299), se poate obține instalația de calibrare a refractometrului și apoi indicele de refracție al probei lichide de testat poate fi măsurat în același mod. Valoarea de corecție este în general mică, iar dacă valoarea este prea mare, întregul instrument trebuie recalibrat. La utilizarea refractometrului trebuie acordată atenție următoarelor puncte:
(1) Domeniul de măsurare al lui Abbe este de la 1,3000 la 1,7000, iar precizia este de ±0,0001; la măsurare, trebuie acordată atenție dacă temperatura mantalei de izolație este corectă. Dacă doriți să măsurați la ±0,0001, temperatura ar trebui să fie controlată în intervalul de ±0,1 grade.
(2) Instrumentul nu trebuie expus la lumina soarelui în timpul utilizării sau depozitării și trebuie acoperit cu o cârpă neagră atunci când nu este utilizat.
(3) Prisma refractometrului trebuie protejată pentru a evita zgârieturile pe suprafața oglinzii. Când adăugați lichid, capătul picătorului nu trebuie să atingă prisma.
(4) Suprafața oglinzii trebuie curățată înainte de fiecare picătură de probă; după utilizare, suprafața oglinzii trebuie curățată și cu acetonă sau etanol 95%, iar prisma trebuie închisă după uscare.
(5) Trebuie evitate lichidele care corodează sau dizolvă geamul prismatic, metalul izolator și adezivul dintre ele.
În sfârșit, trebuie subliniat că refractometrul Abbe nu poate fi utilizat la temperaturi mai ridicate; este dificil de măsurat probele volatile sau care absorb apă; în plus, cerințele pentru puritatea probelor sunt de asemenea ridicate. În general, când temperatura crește cu un grad, indicele de refracție al compusului organic lichid scade cu 3,5×10-4—5,5×10-4. Unele lichide, mai ales atunci când temperatura al cărei indice de refracție se dorește a fi obținut este apropiată de punctul său de fierbere, au un coeficient de temperatură de până la 7×10-4. În munca practică, indicele de refracție măsurat la o anumită temperatură este adesea convertit în indicele de refracție la o altă temperatură. Pentru confortul calculului, 4,5×10-4 este, în general, utilizat ca constantă de modificare a temperaturii. Valoarea obținută prin acest calcul brut poate avea o ușoară eroare, dar este de valoare de referință. Cu alte cuvinte, indicele de refracție scade odată cu creșterea temperaturii, iar indicele de refracție se modifică cu aproximativ 0,00045 pentru fiecare modificare de 1 grad Celsius. Putem calcula indicele de refracție corectat la 20 de grade prin următoarea formulă: nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 grad )
unde nD(t) este indicele de refracție măsurat experimental la temperatura t. Aceasta arată că atunci când temperatura experimentală este mai mare de 20 de grade, nD(20) este mai mare decât nD(t); în timp ce atunci când temperatura experimentală este mai mică de 20 de grade, nD(20) este mai mic decât nD(t).
Exemplu: dat nD(t) =1.3667, t=25.2 grade , calculați nD(20).
nD(t)=nD(20) - 0,00045(t-20 grad )
nD(20)=1,3667 plus 0,00045(25,2 grade -20 grade )
{{0}},3667 plus 0,00045 × 5,2
=1.36904 Efectul lungimii de undă luminii
Indicele de refracție al unei substanțe variază în funcție de lungimea de undă a luminii, lungimile de undă mai lungi având un indice de refracție mai mic și lungimile de undă mai scurte având un indice de refracție mai mare. Sursa de lumină utilizată pentru măsurare este de obicei lumina albă. Atunci când lumina albă este refractată de prismă și de lichidul eșantionului, datorită lungimilor de undă diferite ale fiecărei lumini de culoare, gradul de refracție este de asemenea diferit. După refracție, se descompune într-o varietate de lumini colorate. Acest fenomen se numește dispersie. Dispersia luminii va face ca linia de despărțire dintre lumină și întuneric în câmpul vizual să fie neclară, rezultând erori de măsurare. Pentru a elimina dispersia, la capătul inferior al tubului de observare al refractometrului Abbe este instalat un compensator de dispersie.
Efectul temperaturii
Indicele de refracție al unei soluții se modifică odată cu temperatura, indicele de refracție scade pe măsură ce temperatura crește și crește pe măsură ce temperatura scade. Scara de pe refractometru este gravată la temperatura standard de 20 de grade. Prin urmare, cel mai bine este să măsurați indicele de refracție la 20 de grade. În caz contrar, corectarea temperaturii ar trebui efectuată pe rezultatele măsurătorii. Când depășește 20 de grade, adăugați numărul de corecție; când este mai mică de 20 de grade, scădeți numărul de corecție
