P1100253

25. REFRAKTOMETRIA U

25.1. ZASADA

W próiai promieniowanie o różnych długościach fal rozchodź się z jednak*, prędkością. W różnych przezroczystych środowiskach (szkło, woda i ia.) pręćir* światła monochromatycznego zależy od długości fali. Promieniowanie o mafejdłj. gości fali rozchodzi się wolniej niż promieniowanie o większej długości fuli. ?ijy przejścia promienia świetlnego z jednego środowiska jednorodnego do drugiego * granicy obu środowisk dochodzi do zmiany jego prędkości. Ody promień pada rn granicę (ule nic prostopadle), to zmiana jego prędkości wywołuje odchylenie w; oj pierwotnego kierunku. Zjawisko to nazywa się załamaniem światła lub refreify świath. Prawidłowości zatem ani 3 światła (rys. 25.1) opisuje równanie Sticlla

sm «

gdzie: r, i r. - prędkosd promieniowania w jednorodnych ośrodkach, i a-~ odpowiednie długości fal, z - kąt padania, § - kąt /ułamania.

{2iX

■ I 13

Rys. 25.T. Załamanie promieni świetlnych w dukt otrodkuch; n, - ośrodek optycznio rzadany, »»-<*>• dok oplyeznie gęatszy, <*,a’ - kgt padania, W'-ty załamania

Przy tym n, ₂ oznacza względny współczynnik załamania przy przejścia mienia z jednego ośrodka w, do drugiego ośrodka n₂.

Przy przejściu promienia św ietlnego z ośrodka optycznie rzadszego 1, w którytr prędkość światła jest większa, do ośrodka optycznie gęstszego 2 załamanie nas^ pujc ku prostopadłej, u względny współczynnik załamania jest większy od I. W pra-ciwnym przypadku promień odchyla się od prostopadłej. Współczynnik załanuai oba ośrodków jest wyznaczany z pomiarów absolutnych współczynników załmak jednorodnych ośrodków.

Absolutny współczynnik załamania definiuje się dla przejścia promienia z pró-r. do danego ośrodka

	(2$;
Cl
^c;	&
Ci
c, (i,a " -r*	(8!
m

a więc

Współczynnik załamania wyznacza się względem powietrza. Między współczynnikiem załamania Względem próżni n_fl i współczynnikiem załamania względem po-v,ietrza /i_p w notmalnych warunkach jest następująca zależność:

pi)

n„ - l,00Q27/t_f

Współczynnik załamania założy od długości fali promieniowania, przy czym krótkofalowe promieniowanie załamuje się hardziej niż długofalowe. Zależność współczynnika załamania od długości fali nazywa się dyspersją.

Przy przejściu promienia równoległego do granicy (i * 90*) załamanie do ośrodki o większym współczynniku załamania zachodzi pod kątem f, który nazywa się ganianym. Na wyznaczaniu lego kąta polega refraktometryczne wyznaczanie współczynnika załamania.

Przy przejściu w drugą stronę, z ośrodka optycznie gęstszego do optycznie rzadszego przechodzą tylko te promienie, któro padają na granicę pod kątami naiiejszyrai cd kąta granicznego (fi < fi'). Promienie padające pod kątami większymi od kąta granicznego tfi > j") w ogóle nie przechodzą od drugiego ośrodka, ponieważ ulegają odbiciu na granicy; następuje wówczas o&kk całkowite.

Współczynnik załamania cieczy maleje zc wzrostem temperatury. Podwyższenie temperatury o I^SC powoduje wzrost współczynnika załamania światła o 34*J0‘* jednostek. W substancjach stałych zmiany współczynnika załamania są mniejsze r.it w cieczach i mają dodatni lub ujemny współczynnik temperaturowy. Tempe-raimę, przy której dokonuje się pomiaru współczynnika /ałamania oznacza się jako «^iU lub n²⁵. Jeżeli chcemy wyznaczyć współczynnik załamania z dokładno-sdą 2-ICT⁴, którą można osiągnąć za pomocą seryjnych refraktometrów, należy utrzymywać temperaturę w granicach ±02'C za pomocą ułtratermostatu. Współczynnik temperaturowy szkła jest umiej więcej 500 razy niniejszy i dlatego optyki nie trzeba termostatować.

Współczynnik załamani# cieczy i stałych substancji praktycznie me zależy od ciśnienia. Współczynnik załamania gazów bardzo zależy od ciśnienia i zmienia się zgodnie ze wzorem

(25.6)

_    , ■ j . •_L -

'*    !+ą    1,01325* JO^-5

gdzie; n, _p - współczynnik załamania przy temperaturze t i ciśnieniu /;, n₀ - współczynnik załamania przy 0'C i 101 325 Pa, x - 1/273. p - ciśnienie gazu. Pł W zakresie dyspersji normalnej współczynnik załamania mafcje ze wzrostem długości fali. Zjawisko to nazywa się dyspersją współczynnika załamania. Związek między współczynnikiem załamania i długością fali można przedstawić równaniem Caucb/ego

■ ■d + 4    (25.7)

* . *

gdzie: A i B - stałe empiryczne. 2 - długość fik

W zakresie długości fal odpowiadających absorpcji promieniowania zachodzi anomalna dyspersja; następuje wówczas wzrost współczynnika załamania ze wzro-