Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий
Вакансии для химиков

Рефрактометрия

Рефрактометрия (от лат. refractus — преломленный и... метрия), раздел оптической техники, посвященный методам и средствам измерения преломления показателей (ПП) твёрдых, жидких и газообразных сред в различных участках спектра оптического излучения (света). Зная ПП n и его дисперсию (зависимость от длины волны света) D, можно определить и др. величины, зависящие от n и D. Методы рефрактометрии разделяются на: 1) методы прямого измерения углов преломления света при прохождении им границы раздела двух сред; 2) методы, в которых используется явление полного внутреннего отражения (ПВО) света; 3) интерференционные методы (см. Интерференция света); 4) фотометрические методы, в которых используется зависимость отражения коэффициента (или коэффициента 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 плоскопараллельной пластинкой из исследуемого материала, иммерсионный метод и т.д.). Наиболее распространены первые три из этих групп методов рефрактометрии.

  Для измерения методами 1-й группы образцу придают форму призмы (см. Дисперсионные призмы) и определяют ПП, добиваясь поворотом призмы того, чтобы угол отклонения луча 8 (рис. 1, а) был минимален. При другом способе измерения n исследуемый образец помещают в специально изготовленную призму с известным ПП N (рис. 1, б). Для измерения ПП жидкостей призматические 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 рефрактометрии, 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 наблюдательной 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.

  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 рефрактометрии называют рефрактометрами.

  Рефрактометрия нашла широкое применение в физической химии для определения состава и структуры веществ, а также для контроля качества и состава различных продуктов в химической, фармацевтической, пищевой и многих других отраслях промышленности. Достоинства рефрактометрических методов химического количественного анализа — быстрота измерений, малый расход вещества и высокая точность. Знание градиентов ПП позволяет производить расчёт градиентов плотности и концентрации. В некоторых случаях по виду кривых ПП можно делать выводы о характере взаимодействия веществ и образовании соединений. Методы рефрактометрии используют при проверке однородности твёрдых образцов и жидкостей, в аэро- и гидродинамических исследованиях. Особую роль играет рефрактометрия в оптической промышленности, так как ПП и дисперсия стекла и других оптических материалов являются их важнейшими характеристиками.

 

  Лит.: Шишловский А. А., Прикладная физическая оптика, М., 1961; Иоффе Б. В., Рефрактометрические методы химии, 2 изд., Л., 1974.

  М. В. Лейкин.


Рис. 2. Измерение показателя 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 j1пво 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 j2пво 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'. n связан с измеряемым углом b между направлением предельного луча и нормалью к грани призмы формулой , где a — преломляющий угол призмы с известным ПП.


Рис. 1. Определение показателя преломления (ПП) n по отклонению луча в призматических образцах. а — ход луча через призму с преломляющим углом a . Угол отклонения d имеет наименьшую величину при равенстве углов входа луча в призму и выхода из неё: i1 = i2 (т. н. симметричный ход луча через призму), n определяют по формуле n. б — ход луча через призму с измеряемым ПП n, помещенную в прямоугольную выемку призмы с известным ПП N; показан наиболее распространённый вариант с преломляющим углом призмы a = 90° и углами g1 = g2= 45°. n связан с измеряемым углом b выхода луча соотношением  


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 Dn = n2n1 = kl/2, где l длина волны света.



     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн