(5)

a gdy światło przechodzi z ośrodka o współczynniku załamania równym n, do próżni, to mamy:

(6)

W praktyce, przy pomiarze n refraktrometrem Abbego wykorzystuje się wzór (5).

Zasadę działania refraktometru przedstawiono na Rys. 4. Szczegóły budowy przyrządu opisuje Szydłowski [1]. Zasadniczą częścią refraktometru Abbego są dwa trójkątne pryzmaty P₁ i P₂ wykonane ze szkła o dużym i znanym współczynniku załamania. Badana ciecz wypełnia płasko-równoległą szczelinę o grubości ok. 0,1 mm pomiędzy pryzmatami. Promienie w pryzmacie P₁ ,padające pod różnymi kątami na granicę szkło - ciecz ulegają załamaniu i odbiciu. Jeśli kąt padania jest mniejszy od granicznego (promień 1), to promień załamany przechodzi do pryzmatu P₂, i oświetla pole widzenia lunetki refraktometru. Promień 2, padający na ciecz pod kątem większym od granicznego, ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu w pryzmacie P₁, a więc nie trafia do lunetki.

Rys.4. Zasada działania refraktometru Abbego.

Oba pryzmaty można obracać dookoła osi prostopadłej do płaszczyzny rysunku, dzięki czemu można zmieniać kąt padania. Obserwujemy wtedy pojawienie się lub znikanie światła w polu widzenia lunetki. Przy prawidłowym ustawieniu pryzmatów jedna połowa pola widzenia jest jasna a druga ciemna (patrz Rys. 4). Wartość współczynnika załamania odczytujemy bezpośrednio na skali w drugiej pomocniczej lunetce, sprzężonej z kątem obrotu pryzmatów. Skala refraktometru Abbego podaje wartości n dla fali o długości 589 nm. Ponieważ do oświetlania pryzmatów stosuje się światło żarówki, które nie jest monochromatyczne, a jak wiadomo współczynnik załamania zależy od długości fali, to przyrząd ma wbudowany specjalny kompensator opisany w [1], który pozwala zniwelować nieostrą granicę która powstaje między jasnym i ciemnym polem widzenia wskutek stosowania źródła światła białego.

Budowa i zasada działania refraktometru Abbego.

Refraktometr laboratoryjny RL3 posiada prosta budowę zapewniającą wygodna i łatwą obsługę. Podstawowym elementem przyrządu jest pryzmat refraktometryczny w obudowie z poziomo ustawioną płaszczyzna pomiarowa. Takie położenie płaszczyzny pomiarowej zabezpiecza przed spływaniem badanej cieczy z pryzmatu. Nad pryzmatem refraktometrycznym znajduje się pryzmat górny umieszczony w zawiasowo zamocowanej obudowie służący do oświetlania substancji mierzonych w świetle przechodzącym. Do oświetlania

substancji przy pomiarach w świetle odbitym służy zwierciadło przymocowane wahadłowo do obudowy pryzmatu refraktometrycznego. Podczas pomiaru wiązka promieni skierowana zostaje do pryzmatu refraktometrycznego przez zwierciadło lub okienko oświetlające pryzmatu górnego. Po załamaniu na płaszczyźnie pomiarowej przedostaje się do wnętrza kadłuba refraktometru, gdzie po przejściu przez pryzmat kierujący trafia do zespołu pryzmatów Amicicgo. Obrót pryzmatów Amiciego uzyskiwany za pomocą pokrętki umieszczonej na zewnątrz kadłuba refraktometru powoduje rozszczepienie światła białego. Zjawisko to zostało wykorzystane do usuwania zabarwienia

linii granicznej. Podziałka nacięta na pokrętce umożliwia odczytanie wartości dyspersji. Po przejściu przez zespól pryzmatów Amiciego wiązka promieni pada na obiektyw i zostaje zogniskowana w górnym okienku poła widzenia okularu. Możliwość regulacji położenia obiektywu zapewnia wkręt regulacyjny wystający z oprawy obiektywu na zewnątrz kadłuba refraktometru i zabezpieczony przed przypadkowym poruszeniem nakrętką.

W dolnym okienku pola widzenia okularu widoczna jest podziałka współczynników załamania i procentowej zawartości wagowej cukru, oświetlona światłem skierowanym przez płaskie zwierciadło, zamocowane w obrotowo-przechylnej oprawie. Żółtozielony filtr w układzie oświetlacza powoduje przyjemne, niemczące oczy zabarwienie obrazu podziałki w okularze refraktometru. Obrót pokrętki bocznej powoduje przesuwanie linii granicznej oraz podziałki współczynników załamania w polu widzenia okularu.

W obudowach obu pryzmatów wykonane są kanały zakończone łącznikami. Daje to możliwość podłączenia refraktometru do termostatu. Termometr jest włączony w obieg cieczy z termostatu, co pozwala prowadzić stałą kontrole temperatury w zakresie od 0°C do 75°C. Działka elementarna termometru wynosi 0,5°C. Okular posiada przesuw dioptryjny w zakresie ± 5 dioptrii.

Przed każdym użyciem refraktometru, a zwłaszcza przed pomiarami seryjnymi, należy sprawdzić, czy refraktometr jest prawidłowo wyregulowany.

Sprawdzenie i regulację należy wykonywać w temperaturze 20°C przy użyciu załączonej do refraktometru płytki wzorcowej, na której wygrawerowana jest wartość współczynnika załamania tej płytki wyznaczona w temperaturze 20°C z dokładnością 1x10^-4RI. Płytkę należy położyć wypolerowana, płaszczyzna na zwilżoną monobromnaftalenem płaszczyznę pomiarową pryzmatu refraktometrycznego. Boczna wypolerowana ścianka płytki powinna być zwrócona w kierunku zewnętrznej krawędzi obudowy pryzmatu i oświetlona światłem skierowanym równolegle do płaszczyzny pomiarowej. Zwierciadło powinno zasłaniać otwór pryzmatu refraktometrycznego.

P₂

P₁

1

2

Lunetka

Pole widzenia

---