Конструкция и технические характеристики

Лабораторного рефрактометра RL 1

В работе используется лабораторный рефрактометр Аббе марки RL1. С его помощью можно не только измерять показатели преломления и средние дисперсии жидкостей и твердых тел, но и определять концентрации водных растворов сахара.

Технические характеристики лабораторного рефрактометра RL1

Пределы измерения:

а) показателя преломления                                       от 1,3 до 1,7

б) концентрации сахарных растворов                     от 0% до 95%

Цена деления шкалы:

а) показателя преломления                                       0,001

б) концентрации сахарных растворов                     0,5%

 Показатель преломления материала призм для : =1,75496, его средняя дисперсия =0,02743.

Рефрактометр RL1 дает значения показателей преломления для длины волны =589,3 нм.

Внешний вид рефрактометра показан на рис. 4-6.

Рис. 4. Лабораторный рефрактометр RL1 (вид со стороны измерительной призмы).

Рис. 5. Лабораторный рефрактометр RL1 (вид со стороны окуляра).

Измерительная призма расположена в оправе 1. Плоская поверхность 2, на которую помещается исследуемая жидкость, горизонтальна. Над измерительной призмой расположена осветительная призма 3 в шарнирно закрепленной оправе 4. Оконце 13 (рис. 6,а) в оправе осветительной призмы предназначено для освещения жидкостей при измерениях по методу скользящего луча. Для освещения жидкостей при измерениях по методу полного внутреннего отражения используется зеркало 14 (рис. 6,б), шарнирно закрепленное в оправе измерительной призмы.

Рис. 6. Способы освещения при измерениях: а) методом скользящего луча; б) методом полного внутреннего отражения

Вращение призм Амичи осуществляется с помощью головки 8. Перемещение границы света и темноты или света и полутени производится путем вращения головки 9.

Шкала прибора освещается светом, отраженным от зеркала 10, закрепленного в оправе 11. Окуляр 12 перемещается в пределах ± 5 диоптрий. В поле зрения окуляра видны два оконца: в верхнем – крест, граница света и темноты, в нижнем – шкалы показателей преломления и концентраций сахарных растворов.    

Порядок выполнения работы

Для выполнения работы вам выдаются несколько водных растворов глицерина с известными концентрациями и один раствор глицерина с неизвестной концентрацией. Показатель преломления каждого раствора следует измерить двумя методами: скользящего луча и полного внутреннего отражения.

1. Отведите оправу с осветительной призмой вверх до отказа. Нанесите на плоскость 2 измерительной призмы несколько (4 или 5) капель исследуемого раствора так чтобы после опускания осветительной призмы вся плоскость была покрыта жидкостью. Следует при этом избегать прикосновения пальцами к плоскостям призм и к исследуемой жидкости.

2. Опустите осветительную призму. Подождите несколько секунд до выравнивания температуры жидкости и призм. Откройте осветительное оконце 13 (рис. 6, а), включите настольную лампу и осветите ей оконце и зеркало 10. Зеркало 14 (рис.6, б) должно при этом закрывать отверстие в оправе измерительной призмы.

3. Вращая головку 8, получите резкую бесцветную картину света и темноты. С помощью головки 9 совместите границу с центром креста. Снимите отчет  по шкале головки 8. Вертикальная линия в нижнем оконце окуляра в этот момент указывает значение показателя преломления. Поставьте головки 8 и 9 в произвольные положения и повторите наводку. Проделайте это 5 раз.

Для каждого раствора заполняется таблица, подобная таблице 1. Полученные результаты занесите в первые два столбца таблицы.

4. Закройте оконце 13 и отклоните зеркало 14. Выполните 5 измерений так, как описано выше. Результаты занесите в третий и четвертый столбцы таблицы.

Таблица 1. Результаты эксперимента и расчетов

Концентрация раствора, = … %

№ измерения	Метод скользящего луча		Метод полного внутреннего отражения
1
2
3
4
5

5. Отведите вверх осветительную призму, тщательно протрите поверхности призм, выполните измерения для других растворов.

6. Постройте график зависимости от концентрации раствора . Эта зависимость линейна для малых концентраций. Проведите прямую линию методом наименьших квадратов. Определите по графику неизвестную концентрацию.

 

Обработка измерений

Рассчитайте средние значения показателей преломления  и величин . С помощью таблицы 2 по  определите , а с помощью таблицы 3 по  определяются значения  и  (см. примеры).  берется со знаком «+», если 30, и со знаком «–», если >30. Для облегчения интерполяции в таблицах 2 и 3 приведены столбцы разностей: ,  и .

Вычислите среднюю дисперсию по формуле

(5)

и коэффициент дисперсии  по формуле

(6)

Результаты занесите в таблицы.

Пример 1. Вода при 20° С

=1,3330; =41,9; =–0,584; =0,02471; =0,03220;

=0,00591

=56,3

Пример 2. Сероуглерод при 20° С

==1,6278; =20,46; =0,479; =0,02430; =0,01922;

=0,03351

=18,7

Таблица 2. Значения  при различных значениях

		в един. 10-3 для =0,1
0	1,000	0,1	60
1	0,999	0,4	59
2	0,995	0,4	58
3	0,988	1,0	57
4	0,978	1,2	56
5	0,966	1,5	55
6	0,951	1,7	54
7	0,934	2,0	53
8	0,914	2,3	52
9	0,891	2,5	51
10	0,866	2,7	50
11	0,839	3,0	49
12	0,809	3,2	48
13	0,777	3,4	47
14	0,743	3,6	46
15	0,707	3,8	45
16	0,669	4,0	44
17	0,629	4,1	43
18	0,588	4,3	42
19	0,545	4,5	41
20	0,500	4,6	40
21	0,454	4,7	39
22	0,407	4,9	38
23	0,358	4,9	37
24	0,309	5,0	36
25	0,259	5,1	35
26	0,208	5,2	34
27	0,156	5,2	33
28	0,104	5,2	32
29	0,052	5,2	31
30	0,000	5,2	30

   

Таблица 3. Значения  и при различных значениях

		в един. 10-5 для =0,001		в един. 10-5 для =0,001
1,300	0,02487	–0,5	0,03271	–1,4	1,300
1,310	0,02482	–0,5	0,03257	–1,5	1,310
1,320	0,02477	–0,4	0,03242	–1,7	1,320
1,330	0,02473	–0,5	0,03225	–1,8	1,330
1,340	0,02468	–0,5	0,03207	–2,0	1,340
1,350	0,02463	–0,4	0,03187	–2,2	1,350
1,360	0,02459	–0,4	0,03165	–2,3	1,360
1,370	0,02455	–0,4	0,03142	–2,4	1,370
1,380	0,02451	–0,4	0,03118	–2,6	1,380
1,390	0,02447	–0,4	0,03092	–2,8	1,390
1,400	0,02443	–0,3	0,03064	–2,9	1,400
1,410	0,02440	–0,3	0,03035	–3,1	1,410
1,420	0,02437	–0,3	0,03004	–3,2	1,420
1,430	0,02434	–0,3	0,02972	–3,4	1,430
1,440	0,02431	–0,3	0,02938	–3,6	1,440
1,450	0,02428	–0,3	0,02902	–3,7	1,450
1,460	0,02425	–0,2	0,02865	–3,9	1,460
1,470	0,02423	–0,2	0,02826	–4,1	1,470
1,480	0,02421	–0,2	0,02765	–4,2	1,480
1,490	0,02419	–0,1	0,02743	–4,5	1,490
1,500	0,02418	–0,1	0,02698	–4,6	1,500
1,510	0,02417	–0,1	0,02652	–4,9	1,510
1,520	0,02416	–0,1	0,02603	–5,1	1,520
1,530	0,02415	–0,0	0,02552	–5,3	1,530
1,540	0,02415	–0,0	0,02499	–5,5	1,540
1,550	0,02415	–0,0	0,02444	–5,7	1,550
1,560	0,02415	+0,1	0,02387	–6,0	1,560
1,570	0,02416	+0,1	0,02327	–6,3	1,570
1,580	0,02417	+0,2	0,02264	–6,5	1,580
1,590	0,02419	+0,2	0,02199	–6,9	1,590
1,600	0,02421	+0,3	0,02130	–7,1	1,600
1,610	0,02424	+0,3	0,02059	–7,5	1,610
1,620	0,02427	+0,4	0,01984	–7,9	1,620
1,630	0,02431	+0,4	0,01905	–8,3	1,630
1,640	0,02435	+0,6	0,01822	–8,7	1,640
1,650	0,02441	+0,7	0,01735	–9,2	1,650
1,660	0,02448	+0,7	0,01643	–9,8	1,660
1,670	0,02455	+0,9	0,01545	–10,4	1,670
1,680	0,02464	+1,1	0,01441	–11,2	1,680
1,690	0,02475	+1,3	0,01329	–12,1	1,690
1,700	0,02488		0,01208	–7,1	1,700

 

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте законы отражения и преломления.

2. Дайте определение дисперсии вещества, средней дисперсии, числа Аббе.

3. Дайте определение удельной рефракции вещества. Как связана удельная рефракция смеси с удельными рефракциями компонент?

4. Начертите оптическую схему рефрактометра Аббе и поясните её.

5. Опишите методы определения показателей преломления с помощью рефрактометра Аббе: метод скользящего луча и полного внутреннего отражения.

6. Для чего применяются призмы Амичи?

7. Расскажите о порядке выполнения работы.