«Рефрактометрия»

(от лат. refractus — преломленный и... метрия (См. …метрия)

раздел оптической техники, посвященный методам и средствам измерения преломления показателей (См. Преломления показатель) (ПП) твёрдых, жидких и газообразных сред в различных участках спектра оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света). Зная ПП n и его дисперсию (зависимость от длины волны света) D, можно определить и др. величины, зависящие от n и D. Методы Р. разделяются на: 1) методы прямого измерения углов преломления света (См. Преломление света) при прохождении им границы раздела двух сред; 2) методы, в которых используется явление полного внутреннего отражения (См. Полное внутреннее отражение) (ПВО) света; 3) интерференционные методы (см. Интерференция света); 4) фотометрические методы, в которых используется зависимость Отражения коэффициента (или коэффициента пропускания (См. Пропускание)) света на границе двух сред от соотношения их ПП (см. Отражение света, Френеля формулы); 5) прочие методы (измерение фокусного расстояния линзы (См. Линза) и кривизны её поверхностей для определения ПП её материала, измерение поперечного смещения луча плоскопараллельной пластинкой (См. Плоскопараллельная пластинка) из исследуемого материала, Иммерсионный метод и т.д.). Наиболее распространены первые три из этих групп методов Р.

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 Рефрактометрия10^-7.Очень часто используются и методы Р., 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 Рефрактометрия 10^-5.

В интерференционных методах разность ПП сравниваемых сред определяют (рис. 3) по числу порядков интерференции (См. Порядок 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 Р. называют рефрактометрами (См. Рефрактометры).

Р. 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 (См. Количественный анализ)— быстрота измерений, малый расход вещества и высокая точность. Знание ГрадиентовПП 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 Р. используют при проверке однородности твёрдых образцов и жидкостей, в аэро- и гидродинамических исследованиях. Особую роль играет Р. 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. 1. Определение показателя преломления (ПП) n по отклонению луча в призматических образцах. а — ход луча через призму с преломляющим углом α . Угол отклонения δ 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 ₁ = γ₂= 45°. n связан с измеряемым углом β выхода луча соотношением

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 φ_1пво 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 φ_2пво 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 β между направлением предельного луча и нормалью к грани призмы формулой α — преломляющий угол призмы с известным ПП.

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 Δn = n₂ – n₁ = kλ/2, где λ — длина волны света.

1. рефрактоме́трия;
2. рефрактоме́трии;
3. рефрактоме́трии;
4. рефрактоме́трий;
5. рефрактоме́трии;
6. рефрактоме́триям;
7. рефрактоме́трию;
8. рефрактоме́трии;
9. рефрактоме́трией;
10. рефрактоме́триею;
11. рефрактоме́триями;
12. рефрактоме́трии;
13. рефрактоме́триях.

ж.

Раздел прикладной оптики, в котором рассматриваются методы измерения показателя преломления света в твёрдых, жидких и газообразных средах.

РЕФРАКТОМЕТРИЯ (от лат. refractus - преломленный и ...метрия) - совокупность методов и средств измерения показателей преломления n среды: измерение угла преломления света; измерение угла полного внутреннего отражения; интерференционный метод; фотометрический метод (зависимость коэффициента отражения света на границе двух сред от отношения n); другие методы, в т. ч. иммерсионный и теневой (измерение перепада n в неоднородных средах).

refractometry

refractometry

РЕФРАКТОМЕТРИЯ

(от лат. refractus — преломлённый и греч. metreo— измеряю), раздел оптич. техники, посвящённый методам и средствам измерения показателя преломления га твёрдых, жидких и газообразных сред в разл. участках спектра оптического излучения.

Осн. методами Р. являются: 1) методы прямого измерения углов преломления света при прохождении им границы раздела двух сред; 2) методы, основанные на явлении полного внутреннего отражения (ПВО) света; 3) интерференц. методы (см. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА).

Для измерения n по углу преломления образцу из исследуемого материала придают форму призмы с преломляющим углом а и определяют n, добиваясь поворотом призмы миним. угла отклонения луча б (рис. 1, а), что имеет место при равенстве углов входа луча в призму i1 и выхода из неё i2. При этом n определяют по формуле

n=sin((a+d)/2)/sin(a/2).

Рис. 1. Измерение n по углу преломления.

Для определения этим методом n жидкости её заливают в тонкостенную призматич. кювету или в призматич. выемку в материале с известным показателем преломления N (рис. 1,б). При a=90° и g1=g2=45° величина n жидкости связана с измеряемым углом выхода b соотношением

n=1?((N2+sinb?(N2-sin2b)). Точность определения n этим методом =10-5, а минимально измеряемые разности га двух в-в =10-7.

При использовании для измерения n явления ПВО образец измеряемого материала приводится в оптический контакт с эталонной призмой из материала с высоким и заранее точно известным показателем преломления N (рис. 2). Свет может направляться как со стороны образца, так и со стороны призмы. В обоих случаях в определённом и очень узком интервале углов падения пучка лучей на границу раздела образца и призмы в поле зрения наблюдат. зрительной трубы появится граница, разделяющая тёмный и светлый участки поля и соответствующая предельному, или критическому, углу падения луча. 1 — 1', 2—2'— ход лучей при освещении со стороны исследуемого образца. 1—1'-предельный луч, соответствующий углу j1пво в материале призмы; 3—3', 4—4', 5—5'— ход лучей при освещении со стороны призмы; 4—4' — предельный луч, при падении к-рого под углом j2пво на границу раздела призмы и образца происходит ПВО.

Рис. 2. Измерение n с использованием явления ПВО.

А и В — схематич. изображения поля зрения наблюдательной трубы. n связан с измеряемым углом b между направлением предельного угла и нормалью к грани призмы формулой:

n=sina?( N2-sinb)±cosasinb, где a — преломляющий угол призмы. Точность метода, использующего ПВО, -10-5.

В интерференц. методах разность Dn сравниваемых сред определяют по числу порядков интерференции лучей, прошедших через эти среды. На рис. 3 дана схема, поясняющая

Рис. 3. Принцип действия интерференц. рефрактометра.

Две части светового луча, проходя через кюветы длиной l, заполненные в-вами с различными n, приобретают разность хода и, сведённые вместе, дают на экране интерференц. картину (схематически показана справа). Разность Dn=m2-n1=kl/2, где l — длина волны света. Точность этих методов достигает 10-7—10-8. Их применяют, напр., при измерениях n газов и разбавленных растворов.

Приборы для определения га методами Р. наз. рефрактометрами.

Р. нашла широкое применение в физ. химии для определения состава и структуры в-ва, а также для контроля кач-ва и состава разл. продуктов в хим., фармацевтич., пищ. и др. отраслях пром-сти. Знание градиентов n позволяет производить расчёт градиентов плотности и концентрации. Методы Р. используют при проверке однородности тв. образцов и жидкостей в аэро- и гидродинамич. исследованиях. Особую роль играет Р. в оптич. пром-сти, т. к. n и дисперсия стекла и др. оптич. материалов явл. их важнейшими хар-ками.

(от лат. refractus- преломленный и греч. metreo- измеряю), метод исследования в-в, основанный на определении показателя преломления (коэф. рефракции) и нек-рых его ф-ций (см. Рефракция молярная). Применяется для идентификации хим. соединений, количеств. и структурного анализа, определения физ.-хим. параметров в-в.

Показатель преломления n-отношение скоростей света в граничащих средах. Для жидкостей и твердых тел nопределяют, как правило, относительно воздуха, для газов -относительно вакуума. Значения nзависят от длины волны l света и т-ры, к-рые указывают соотв. в подстрочном и надстрочном индексах, напр. -показатель преломления при 20 °С для D-линии спектра натрия (l 589 нм). Часто используют также линии Си Fспектра водорода (l соотв. 656 и 486 нм). В случае газов необходимо учитывать зависимость nот давления (указывать его или приводить данные к нормальному давлению). Анизотропные тела-одно- и двухосные кристаллы-характеризуются соотв. двумя экстремальными или тремя значениями n.

Обычно nжидких и твердых тел определяют с точностью до 0,0001 на рефрактометрах, в к-рых измеряют предельные углы полного внутр. отражения; при этом нет необходимости придавать образцу строго определенную геом. форму. Наиб. распространены рефрактометры с призменными блоками и компенсаторами дисперсии Аббе, позволяющие определять n_D в "белом" свете по шкале или цифровому индикатору. Макс. точность абс. измерений (10-10) достигается на гониометрах с помощью методов отклонения лучей призмой из исследуемого материала. Для измерения nгазов наиб. удобны интерференц. методы; портативные ("шахтные") интерферометры выпускают большими сериями для контроля содержания СН ₄ в воздухе рудников, обнаружения утечки и скопления его в сетях бытового газоснабжения. Интерферометры используют также для точного (до 10^-7) определения разностей nр-ров. Для этой же цели служат дифференц. рефрактометры, основанные на отклонении лучей системой двух-трех полых призм. При идентификации минералов nмелких крупинок (порошков) определяют иммерсионным методом, погружая крупинки в капли иммерсионных жидкостей с известными nи наблюдая в микроскоп (иногда при нагр. или изменении длины волны света) момент совпадения п. Обратный вариант иммерсионного метода-идентификация расплавов орг. в-в с помощью микроскопа и набора стеклянных порошков с известными n (метод Кофлера)-получил распространение при анализе лек. препаратов.

Автоматич. рефрактометры для непрерывной регистрации nв потоках жидкостей используют при контроле технол. процессов и автоматич. управлении ими, в лабораториях-для контроля ректификации и как универсальные детекторы жидкостных хроматографов.

Из ф-ций и, используемых в химии, наиб. значение имеют: ф-ция Лоренца-Лоренца, производная nпо концентрации растворенных в-в (инкремент п)и дисперсионные ф-лы, включающие разности показателей преломления для двух длин волн. Инкременты nиспользуют в жидкостной хроматографии и при определении мол. массы полимеров методом рассеяния света. Средняя дисперсия n_F-C, частные дисперсии (n_l1 - n_l2)/(n_l3 - n_l4) и число Аббе (n_D -1)/(F -Ч п _C) служат важнейшими характеристиками оптич. материалов. Относит. дисперсия (F Ч п _C)

рефрактоме́три́я

(от лат. refractus — преломлённый и...метрия), совокупность методов и средств измерения показателей преломления n среды: по измерению угла преломления света; по измерению угла полного внутреннего отражения; интерференционный метод; фотометрический метод (зависимость коэффициента отражения света на границе двух сред от отношения n); другие методы, в том числе иммерсионный и теневой (измерение перепада п в неоднородных средах).

* * *

РЕФРАКТОМЕ́ТРИЯ (от лат. refractus — преломленный и греч. metreo — измеряю), совокупность методов и средств измерения показателей преломления n среды: измерение угла преломления света; измерение угла полного внутреннего отражения(см. ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ); интерференционный метод; фотометрический метод (зависимость коэффициента отражения света на границе двух сред от отношения n); другие методы, в т. ч. иммерсионный и теневой (измерение перепада n в неоднородных средах).

раздел физической оптики, в к-ром рассматриваются методы измерений показателя преломления. Измерения показателя преломления производятся рефрактометрами, а особо точные - интерферометрами.

refractometry

* * *

refractometry

ж. оптика

rifrattometria f

техн., физ.

рефрактоме́трія

техн., физ.

рефрактоме́трія

(от лат. refractus - преломлённый и ...метрия), совокупность методов и средств измерения показателей преломления п среды: по измерению угла преломления света; по измерению угла полного внутр. отражения; интерференц. метод; фотометрич. метод (зависимость коэф. отражения света на границе двух сред от отношения и); др. методы, в т.ч. иммерсионный и теневой (измерение перепада п в неоднородных средах).

РЕФРАКТОМЕТРИЯ

РЕФРАКТОМЕТРИЯ (от лат. refractus - преломленный и ...метрия) - совокупность методов и средств измерения показателей преломления n среды: измерение угла преломления света; измерение угла полного внутреннего отражения; интерференционный метод; фотометрический метод (зависимость коэффициента отражения света на границе двух сред от отношения n); другие методы, в т. ч. иммерсионный и теневой (измерение перепада n в неоднородных средах).

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

Источник: