Jak zmierzyć współczynnik załamania światła
Gdy światło wpada do ośrodka B z ośrodka A, jeżeli ośrodek A jest substancją hydrofobową do ośrodka B, czyli 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.
Aby zmierzyć wartość, refraktometr Abbego przyjmuje metodę „pół światła i pół ciemności”, która polega na przepuszczaniu światła monochromatycznego do ośrodka B z ośrodka A ze wszystkich kątów 0-90 stopnia, przy tym razem cały kąt krytyczny w ośrodku B to Światło przechodzi przez wszystkie obszary, więc jest jasne; podczas gdy wszystkie obszary poza kątem krytycznym nie przepuszczają światła, więc jest ciemno, a granica między obszarami jasnymi i ciemnymi jest bardzo wyraźna. Jeśli obserwujesz przez okular powyżej medium B, możesz zobaczyć półciemny obraz z bardzo wyraźną granicą.
Inny jest ośrodek, inny jest też kąt krytyczny, inne jest też położenie graniczne jasnych i ciemnych obszarów w okularze. Jeżeli w okularze jest wygrawerowana linia „krzyża”, zmień względne położenie ośrodka B i okularu, tak aby za każdym razem granica między obszarami jasnymi i ciemnymi pokrywała się zawsze z przecięciem „linii krzyżowej”, mierząc jego względne położenie ( Kąt) i po przeliczeniu można uzyskać współczynnik załamania światła. Odczyt wygrawerowany na skali refraktometru Abbego to przeliczony współczynnik załamania światła, więc można go odczytać bezpośrednio. Jednocześnie refraktometr Abbego ma urządzenie eliminujące dyspersję, dzięki czemu może bezpośrednio wykorzystywać światło słoneczne, a zmierzone liczby są takie same, jak te zmierzone światłem sodowym. To są zalety refraktometru Abbego.
Jak korzystać z refraktometru Abbego: najpierw podłącz refraktometr do zbiornika o stałej temperaturze, po uzyskaniu stałej temperatury oddziel pryzmat kątowy i delikatnie przetrzyj górną i dolną powierzchnię lustra niewielką ilością etanolu lub acetonu na jedwabiu lub czyszczeniu soczewek papier. Po odparowaniu etanolu lub acetonu dodaj kroplę wody destylowanej do lustra poniżej, zamknij pryzmat i wyreguluj lustro tak, aby pole widzenia wewnątrz lustra było jasne.
Obracaj pryzmat, aż w lustrze pojawi się linia graniczna lub kolorowy pasek światła; jeśli pojawi się kolorowe pasmo światła, dostosuj rozproszenie, aby granica między światłem a ciemnością była wyraźna, a następnie obróć pryzmat tak, aby linia graniczna przechodziła przez przecięcie „krzyża”. Zapisz odczyt i temperaturę, powtórz dwa razy, aby zmierzyć średni współczynnik załamania światła czystej wody i porównaj go ze standardową wartością czystej wody (=1.33299), można uzyskać kalibrację refraktometru, a następnie współczynnik załamania badanej próbki cieczy można zmierzyć w ten sam sposób. Wartość korekty jest na ogół mała, a jeśli wartość jest zbyt duża, cały instrument musi zostać ponownie skalibrowany. Podczas korzystania z refraktometru należy zwrócić uwagę na następujące punkty:
(1) Zakres pomiarowy Abbego wynosi od 1,3000 do 1,7000, a dokładność wynosi ±0,0001; podczas pomiaru należy zwrócić uwagę, czy temperatura płaszcza izolacyjnego jest prawidłowa. Jeśli chcesz mierzyć z dokładnością ±0,0001, temperatura powinna być kontrolowana w zakresie ±0,1 stopnia.
(2) Przyrząd nie powinien być wystawiany na działanie promieni słonecznych podczas użytkowania lub przechowywania, a gdy nie jest używany, powinien być przykryty czarną szmatką.
(3) Pryzmat refraktometru musi być chroniony, aby uniknąć zarysowania powierzchni lustra. Podczas dodawania płynu końcówka zakraplacza nie może dotykać pryzmatu.
(4) Powierzchnia lustra powinna być czyszczona przed każdą kroplą próbki; po użyciu powierzchnię lustra należy również oczyścić acetonem lub 95% etanolem, a po wyschnięciu zamknąć pryzmat.
(5) Należy unikać płynów, które powodują korozję lub rozpuszczają szkło pryzmatu, metalową izolację i klej między nimi.
Na koniec należy zaznaczyć, że refraktometru Abbego nie można używać w wyższych temperaturach; trudno jest zmierzyć próbki lotne lub absorbujące wodę; ponadto wymagania dotyczące czystości próbek są również wysokie. Mówiąc ogólnie, gdy temperatura wzrasta o jeden stopień, współczynnik załamania ciekłego związku organicznego zmniejsza się o 3,5⋅10-4—5,5⋅{6}}. Niektóre ciecze, zwłaszcza gdy temperatura, której współczynnik załamania światła ma być uzyskany, jest zbliżona do temperatury wrzenia, mają współczynnik temperaturowy dochodzący do 7×{8}}. W praktyce współczynnik załamania światła mierzony w określonej temperaturze jest często przekształcany we współczynnik załamania światła w innej temperaturze. Dla wygody obliczeń jako stałą zmiany temperatury zwykle przyjmuje się 4,5×10-4. Wartość uzyskana z tego przybliżonego obliczenia może być obarczona niewielkim błędem, ale jest wartością odniesienia. Innymi słowy, współczynnik załamania światła maleje wraz ze wzrostem temperatury i zmienia się o około 0,00045 na każdy 1 stopień Celsjusza zmiany. Możemy obliczyć współczynnik załamania skorygowany do 20 stopni za pomocą następującego wzoru: nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 stopień )
gdzie nD(t) jest eksperymentalnie zmierzonym współczynnikiem załamania światła w temperaturze t. To pokazuje, że gdy temperatura doświadczalna jest wyższa niż 20 stopni, nD(20) jest większe niż nD(t); natomiast gdy temperatura doświadczalna jest niższa niż 20 stopni, nD(20) jest mniejsze niż nD(t).
Przykład: Biorąc pod uwagę nD(t) =1.3667, t=25.2 stopień , oblicz nD(20).
nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 stopień )
nD(20)=1.3667 plus 0,00045(25,2 stopień -20 stopień )
{{0}},3667 plus 0,00045 × 5,2
=1.36904 Wpływ długości fali światła
Współczynnik załamania substancji zmienia się wraz z długością fali światła, przy czym dłuższe długości fal mają mniejszy współczynnik załamania światła, a krótsze długości fal mają większy współczynnik załamania światła. Źródłem światła używanym do pomiaru jest zazwyczaj światło białe. Kiedy światło białe jest załamywane przez pryzmat i próbkę cieczy, ze względu na różne długości fal światła każdego koloru, stopień załamania jest również inny. Po załamaniu światła rozkłada się na różne kolorowe światła. Zjawisko to nazywa się dyspersją. Rozproszenie światła sprawi, że linia podziału między światłem a ciemnością w polu widzenia będzie niewyraźna, co skutkuje błędami pomiaru. W celu wyeliminowania dyspersji na dolnym końcu tubusu obserwacyjnego refraktometru Abbego zainstalowany jest kompensator dyspersji.
Wpływ temperatury
Współczynnik załamania światła roztworu zmienia się wraz z temperaturą, współczynnik załamania maleje wraz ze wzrostem temperatury i rośnie wraz ze spadkiem temperatury. Skala na refraktometrze jest wygrawerowana przy standardowej temperaturze 20 stopni. Dlatego najlepiej jest mierzyć współczynnik załamania światła przy 20 stopniach. W innym przypadku należy wykonać korektę temperaturową na wynikach pomiarów. Gdy przekroczy 20 stopni, dodaj numer korekty; gdy jest niższy niż 20 stopni, odejmij numer korekty
