Далее: 1.2.  Описание установки Вверх: 1.  Лабораторная работа 16. Назад: 1.  Лабораторная работа 16.

1.1.  Краткая теория

Рефрактометрами называются приборы, служащие для измерения показателя преломления веществ. Принцип действия рефрактометра основан на явлении полного отражения. Если на границу $ab$ раздела двух сред с показателями преломления $n_{\displaystyle 1}$ и $n_{\displaystyle 2}$, $n_{\displaystyle 1}>n_{\displaystyle 2}$ из среды, оптически более плотной, падает рассеянный пучок света, то, начиная с некоторого угла падения ($i$), лучи не входят во вторую среду, а полностью отражаются от границы раздела в первой среде. Этот угол называется предельным углом полного отражения. На рис.2.1 показано поведение лучей при падении в некоторую точку этой поверхности. Луч $4$ идет под предельным углом. Из закона преломления $n_{\displaystyle 1}\sin i=n_{\displaystyle 2}\sin r$ можно определить:

$$\sin i_{\displaystyle\text{пр}}={n_{\displaystyle 2}\over n_{\displaystyle 1}} ,$$

$$(\text{поскольку }r={\pi\over 2}).$$

Величина предельного угла зависит от относительного показателя преломления двух сред. Если лучи, отраженные от поверхности, направить на собирающую линзу $L$, то в фокальной плоскости линзы можно видеть границу света и полутени, причем положение этой границы зависит от величины предельного угла, а следовательно, и от показателя преломления. Изменение показателя преломления одной из сред влечет за собой изменение положения границы раздела. Граница раздела света и тени может служить индикатором при определении показателя преломления, что и используется в рефрактометрах. Этот метод определения показателя преломления называется методом полного отражения.

Рис. 2.1 

Помимо метода полного отражения, в рефрактометрах используется метод скользящего луча. В этом методе рассеянный пучок света попадает на границу $ab$ из среды оптически менее плотной под всевозможными углами (рис.2.2). Лучу, скользящему по поверхности

$$(i={\pi\over 2}),$$

соответствует

$$r_{\displaystyle\text{пр}}=\arcsin{n_{\displaystyle 2}\over n_{\displaystyle 1}}$$

-- предельный угол преломления (луч $5'$ на рис.2.2). Если на пути лучей ($1'\ldots 5'$), преломленных на поверхности $ab$, поставить линзу, то в фокальной плоскости линзы мы также увидим резкую границу света и тени.

Так как условия, определяющие величину предельного угла, в обоих методах одинаковы, то и положение границы раздела совпадает. Оба метода равноценны, но метод полного отражения позволяет измерить показатель преломления непрозрачных веществ.

Рис. 2.2 

Далее: 1.2.  Описание установки Вверх: 1.  Лабораторная работа 16. Назад: 1.  Лабораторная работа 16.