I. Описание экспериментальной установки.

Рефрактометр ИРФ – 22 состоит из следующих частей (рис. 4): корпуса 1, измерительной головки 6 и зрительной трубы 16 с отсчетным устройством.

Рис. 4

Измерительная головка смонтирована на корпусе прибора. Она представляет собой два литых полушария, которые служат оправами измерительной и осветительной призм.

Tак как показатель преломления исследуемой жидкости в значительной мере зависит от температуры, при измерении она должна поддерживаться постоянной. Для этого в оправах призм предусмотрены камеры, через которые пропускается термостатируемая вода. Подача и отвод ее производится через резиновые шланги 4, надеваемые на штуцеры 3,5,9 и 11. Для контроля за температурой вода в оправу призм ввинчивается термометр 7.

Чтобы найти границу раздела и совместить ее с перекрестием сетки, нужно, вращая маховичек 5 (рис 5), наклонить измерительную головку до нужного положения. При освещении белым светом, вследствие явления дисперсии, эта граница будет окрашенной. Для устранения окрашенной наблюдаемой границы и определения средней дисперсии вещества (жидкости) служит компенсатор состоящий из двух призм прямого зрения (призм АМИЧИ). Маховичком 12 можно вращать призмы одновременно в разные стороны, меняя при этом дисперсию компенсатора и устраняя цветную кайму границы раздела Вместе с компенсатором вращается барабан 2 со шкалой, по которой определяют среднюю дисперсию жидкости.

Исследуемое вещество подсвечивается зеркалом 8, а шкала показателей преломления – зеркалом 3 (рис. 5).

Рис.5

Пределы измерений показателя преломления в проходящем свете 1.3-1.7. Пределы погрешностей измерений показателей преломления 2*10^-4.

Рефрактометр универсальный лабораторный УРЛсостоит из двух основных частей (рис. 6): верхней – корпуса 2, и нижней – основания 1. К корпусу прибора крепятся камеры – верхняя и нижняя. Нижняя камера 3, заключающая в себя измерительную призму, соединена шарниром с нижней и может поворачиваться относительно нее. Нижняя и верхняя части камеры имеют окна, закрывающиеся пробкой.

Исследуемый раствор помещается между плоскостями двух прихм осветительной и измерительной.

На штуцере нижней камеры подвижно укреплен осветитель 4, свет от которого может быть направлен в одно из окон камеры. Для контроля температуры исследуемого раствора служит термометр 5. Со стороны передней крышки корпуса видна шкала 9 рефрактометра.

Рис. 6

На оси прибора укреплены: рукоятка 11 с окуляром 10 и настроечным механизмом 14, облегчающим совмещение границы светотени с перекрестием сетки лимб дисперсии 7 для устранения окрашенности границы светотени, наблюдаемой в окуляр; механизм наведения, находящийся внутри корпуса, который вместе с рукояткой может поворачиваться на оси вдоль шкалы. Для фиксации положения границы светотени относительно неподвижной шкалы 9 окуляр 10 вращается относительно оси рукояткой 11. Через окуляр 10 зрительной трубы наблюдается граница светотени, перекрестие сетки и шкалы.

Нижняя и верхняя части камеры имеют окна, закрывающиеся пробкой. На передней стенке основания имеется выключатель 13 для включения осветителя, а на боковой стенке – шнур с вилкой 12 для подводки питания от сети.

Пределы измерений по шкале показателей преломления от 1,2 до 1,7.

Пределы погрешности измерений показателей преломления ±

Показатель преломления прозрачных жидкостей определяют в проходящем свете. Несколько капель исследуемой жидкости помещают между гипотенузными гранями призм (рис. 7). (Необходимо, чтобы исследуемая жидкость полностью заполнила зазор между измерительной и осветительной призмами).

Рис. 7

Верхняя призма 0 – осветительная, ее гипотенузная грань АВ – матовая. Нижняя призма И – измерительная.

Свет от источника с помощью зеркала З направляется на боковую грань АС осветительной призмы. При выходе через ее матовую грань АВ свет рассеивается и, проходя через жидкость, входит в измерительную призму И по всевозможным направлениям, включая и угол падения, близкий к 90^о. На грани ДГ свет преломляется и внутри измерительной призмы И проходит только в пределах предельного угла γ_пр.

Если на пути света, выходящего из призмы, поставить Т – зрительную трубу, то нижняя часть ее поля зрения будет освещена, а верхняя останется темной. Получающаяся граница света и тени определяется лучом, выходящим из призмы под определенным углом. Наблюдая в зрительную трубку, совмещают границу раздела с перекрестием зрительной трубы и непосредственно по шкале прибора ИРФ-22 снимают отсчет величины показателя преломления, а на приборе УРЛ еще и концентрацию раствора.

При определении показателя преломления окрашенных, т.е. сильно поглощающих свет жидкостей, свет падает на измерительную призму через матовую грань ГЕ.

Все измерения на приборах проводятся в белом свете. На приборе ИРФ-22 зеркало 8 устанавливают так, чтобы свет от источника через окно 1 поступал в осветительную призму (рис. 4) и равномерно освещал поле зрения.

В приборе УРЛ осветителем 4 добиваются равномерного освещения поля зрения. Наблюдая в окуляр зрительной трубы, находят границу раздела с перекрестием сетки и снимают отсчет по шкале показателей преломления.

Индексом для отсчета служит неподвижный горизонтальный штрих сетки. Целые, десятые и тысячные доли значения показателя преломления отсчитываются по шкале, десятитысячные доли оцениваются на глаз.

Шкала показателей преломления приведена для температуры 20⁰С. Если измерения производятся при температуре значительно отличающейся от 20⁰С, и требуются точные значения, то к отсчету по шкале нужно ввести поправку на температуру по формуле:

где - температурный коэффициент показателя преломления стекла измерительной призмы.

Приняв для призмы Аббе среднее значение

= 0.084 * 10 ^{– 4} ; sin = 0.87 ,

получим

^{- 4}

По этой формуле вычисляются температурные поправки в пределах от 5 до 35⁰С.

II. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучите описание и правила пользования рефрактометрами типа ИРФ-22 и УРЛ.

2. Проверьте нулевую точку прибора по дистиллированной воде, при 20⁰С граница раздела должна пройти деление 1,333 шкалы показателя преломления.

3. Определите показатели преломления исследуемых жидкостей.

При исследовании на приборе ИРФ-22 определите концентрацию раствора сахара по таблице 1.

4. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

5. Сделайте выводы.

Таблица 1.

Международная таблица (1936 г.) перевода шкалы % сухих веществ (по сахарозе) в показатель преломления

% сахарозы	n	% сахарозы	n	% сахарозы	n
0.0 0.7 1.4 2.1 2.8 3.5 4.2 4.9 5.5 6.2 6.9 7.5 8.2 8.9 9.5 10.2 10.8 11.5 12.1 12.7 13.4 14.0 14.6	1.333 1.334 1.335 1.336 1.337 1.338 1.339 1.340 1.341 1.342 1.343 1.344 1.345 1.346 1.347 1.348 1.349 1.350 1.351 1.352 1.353 1.354 1.355	15.3 15.9 16.5 17.1 17.7 18.3 18.9 19.5 20.1 20.7 21.3 21.9 22.5 23.1 23.7 24.3 24.8 25.4 26.0 26.6 27.1 27.7 28.3	1.356 1.357 1.358 1.359 1.360 1.361 1.362 1.363 1.364 1.365 1.366 1.367 1.368 1.369 1.370 1.371 1.372 1.373 1.374 1.375 1.376 1.377 1.378	28.9 29.4 30.0 30.5 31.1 31.6 32.2 32.7 33.3 33.9 34.4 34.9 35.5 36.0 36.6 37.1 37.6 38.1 38.6 39.1 40.2 40.7	1.379 1.380 1.381 1.382 1.383 1.384 1.385 1.386 1.387 1.388 1.389 1.390 1.391 1.392 1.393 1.394 1.395 1.396 1.397 1.398 1.399 1.401

Таблица 2.

Показатель преломления и концентрация раствора сахара жидкостей

Название жидкости	№ изм.	Показат. преломл.n	Концентр.раствора С, %	n	E= *100%	Nист.
Дистиллир. вода	1. 2. 3.
Сред
раствор	1. 2. 3.
Сред