نحوه اندازه گیری ضریب شکست

نحوه اندازه گیری ضریب شکست

وقتی نور از محیط A وارد محیط B می شود، اگر محیط A یک ماده آبگریز باشد به محیط B، یعنی 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.

برای اندازه گیری مقدار، رفرکتومتر Abbe از روش "نیمه روشن و نیمه تاریک" استفاده می کند، یعنی اجازه می دهد نور تک رنگ از محیط A از تمام زوایای 0-90 درجه وارد محیط B شود. این بار، کل زاویه بحرانی در محیط B است که نور از همه مناطق عبور می کند، بنابراین روشن است. در حالی که تمام مناطق خارج از زاویه بحرانی از نور عبور نمی کنند، بنابراین تاریک است و مرز بین مناطق روشن و تاریک بسیار واضح است. اگر با یک چشمی در بالای محیط B مشاهده کنید، می توانید یک تصویر نیمه تاریک با یک مرز بسیار واضح ببینید.
محیط متفاوت است، زاویه بحرانی نیز متفاوت است و موقعیت مرزی نواحی روشن و تاریک در چشمی نیز متفاوت است. اگر خط "متقاطع" در چشمی حک شده است، موقعیت نسبی محیط B و چشمی را تغییر دهید، به طوری که هر بار مرز بین ناحیه روشن و تاریک همیشه با تقاطع "خط متقاطع" منطبق باشد، با اندازه گیری موقعیت نسبی آن (زاویه) و پس از تبدیل می توان ضریب شکست را بدست آورد. قرائتی که بر روی مقیاس رفرکتومتر Abbe حک شده است، ضریب شکست تبدیل شده است، بنابراین می توان آن را مستقیما خواند. در عین حال، رفرکتومتر Abbe دارای یک دستگاه حذف کننده پراکندگی است، بنابراین می تواند مستقیماً از نور خورشید استفاده کند و اعداد اندازه گیری شده با اعداد اندازه گیری شده توسط نور سدیم یکسان است. اینها مزایای رفرکتومتر Abbe است.

نحوه استفاده از رفرکتومتر Abbe: ابتدا رفرکتومتر را به مخزن دمای ثابت وصل کنید، پس از دمای ثابت، منشور زاویه قائم را جدا کرده و سطوح بالا و پایین آینه را به آرامی با مقدار کمی اتانول یا استون روی ابریشم یا لنز تمیز کنید. کاغذ. پس از تبخیر اتانول یا استون، یک قطره آب مقطر به آینه زیر اضافه کنید، منشور را ببندید و آینه را تنظیم کنید تا میدان دید داخل آینه روشن شود.

منشور را بچرخانید تا یک خط مرزی یا یک نوار نوری رنگی در آینه ظاهر شود. اگر یک نوار نوری رنگی ظاهر شد، پراکندگی را تنظیم کنید تا مرز بین روشنایی و تاریکی واضح شود و سپس منشور زاویه راست را بچرخانید تا خط مرزی از تقاطع "صلیب" عبور کند. قرائت و دما را ثبت کنید، دو بار تکرار کنید تا میانگین ضریب شکست آب خالص را اندازه گیری کنید و آن را با مقدار استاندارد آب خالص مقایسه کنید (=1.33299)، می توان دستگاه کالیبراسیون رفرکتومتر را بدست آورد و سپس ضریب شکست نمونه مایع مورد آزمایش را می توان به همین روش اندازه گیری کرد. مقدار تصحیح عموماً کوچک است و اگر مقدار خیلی بزرگ باشد، کل ابزار باید دوباره کالیبره شود. هنگام استفاده از رفرکتومتر باید به نکات زیر توجه کرد:

(1) محدوده اندازه گیری Abbe از 1.3000 تا 1.7000 است و دقت آن 0.0001 ± است. هنگام اندازه گیری، باید به درستی دمای ژاکت عایق توجه شود. اگر می خواهید تا 0.0001 ± اندازه گیری کنید، دما باید در محدوده 0.1 ± درجه کنترل شود.

(2) ابزار نباید در هنگام استفاده یا نگهداری در معرض نور خورشید قرار گیرد و در صورت عدم استفاده باید با یک پارچه سیاه پوشانده شود.

(3) منشور رفرکتومتر باید محافظت شود تا از خراشیدگی روی سطح آینه جلوگیری شود. هنگام اضافه کردن مایع، انتهای قطره چکان نباید منشور را لمس کند.

(4) سطح آینه باید قبل از هر قطره از نمونه تمیز شود. پس از استفاده، سطح آینه نیز باید با استون یا اتانول 95 درصد تمیز شود و پس از خشک شدن، منشور بسته شود.

(5) از مایعاتی که باعث خوردگی یا حل کردن شیشه منشور، فلز عایق و چسب بین آنها می شود باید اجتناب شود.

در نهایت باید به این نکته اشاره کرد که رفرکتومتر Abbe در دماهای بالاتر قابل استفاده نیست. اندازه گیری نمونه های فرار یا جاذب آب دشوار است. علاوه بر این، الزامات برای خلوص نمونه ها نیز بالا است. به طور کلی، هنگامی که دما یک درجه افزایش می یابد، ضریب شکست ترکیب آلی مایع 3.5×10-4-5.5×{6}} کاهش می یابد. برخی از مایعات به خصوص زمانی که دمای ضریب شکست آن به نقطه جوش نزدیک است، دارای ضریب دمایی تا 7×10-4 هستند. در کار عملی، ضریب شکست اندازه‌گیری شده در دمای معین، اغلب به ضریب شکست در دمای دیگری تبدیل می‌شود. برای راحتی محاسبه، 4.5×{11}} معمولاً به عنوان ثابت تغییر دما استفاده می‌شود. مقدار به دست آمده با این محاسبه تقریبی ممکن است یک خطای جزئی داشته باشد، اما مقدار مرجع است. به عبارت دیگر، با افزایش دما، ضریب شکست کاهش می‌یابد و به ازای هر تغییر ۱ درجه سانتی‌گراد، ضریب شکست حدود 0.00045 تغییر می‌کند. با فرمول زیر می‌توانیم ضریب شکست تصحیح شده به 20 درجه را محاسبه کنیم: nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 درجه)
که در آن nD(t) ضریب شکست آزمایشی اندازه گیری شده در دمای t است. این نشان می دهد که وقتی دمای آزمایشی بالاتر از 20 درجه باشد، nD(20) بزرگتر از nD(t) است. در حالی که وقتی دمای آزمایش کمتر از 20 درجه باشد، nD(20) کوچکتر از nD(t) است.
مثال: با توجه به nD(t) =1.3667, t=25.2 درجه، nD(20) را محاسبه کنید.
nD(t)=nD(20) - 0.00045 (t-20 درجه)
nD(20)=1.3667 به علاوه 0.00045 (25.2 درجه -20 درجه)
{{0}}.3667 به علاوه 0.00045 × 5.2
=1.36904 اثر طول موج نور

ضریب شکست یک ماده با طول موج نور تغییر می کند، به طوری که طول موج های بلندتر دارای ضریب شکست کمتر و طول موج های کوتاه تر دارای ضریب شکست بزرگتر هستند. منبع نور مورد استفاده برای اندازه گیری معمولا نور سفید است. هنگامی که نور سفید توسط منشور و مایع نمونه شکست می شود، به دلیل طول موج های متفاوت هر نور رنگی، درجه شکست نیز متفاوت است. پس از شکست به نورهای رنگی متنوعی تجزیه می شود. این پدیده پراکندگی نامیده می شود. پراکندگی نور باعث می شود که خط تقسیم بین روشنایی و تاریکی در میدان دید نامشخص باشد و در نتیجه خطاهای اندازه گیری رخ دهد. به منظور از بین بردن پراکندگی، یک جبران کننده پراکندگی در انتهای پایین لوله مشاهده رفرکتومتر Abbe نصب شده است.
اثر دما
ضریب شکست محلول با افزایش دما تغییر می کند، ضریب شکست با افزایش دما کاهش می یابد و با کاهش دما افزایش می یابد. مقیاس روی رفرکتومتر در دمای استاندارد 20 درجه حک می شود. بنابراین بهتر است ضریب شکست 20 درجه اندازه گیری شود. در غیر این صورت، اصلاح دما باید روی نتایج اندازه گیری انجام شود. وقتی از 20 درجه فراتر رفت، عدد تصحیح را اضافه کنید. وقتی کمتر از 20 درجه است، عدد تصحیح را کم کنید