skanowanie0079 2

164 Optyka

Budowa refraktometru Abbego

Zasadniczą częścią refraktometru Abbego są dwa prostokątne pryzmaty P, i P₂ (rys. 40.2) ze szkła flintowego o dużym współczynniku załamania.

Pryzmat P\ można odchylać, obracając go wokół osi O. Po odchyleniu na powierzchni przeciwprostokątnej pryzmatu P₂ umieszczamy kilka kropli badanej cieczy, która po dociśnięciu pryzmatów tworzy cienką płasko-równoległą warstwę.

Rys. 40.2. Zasada pomiaru za pomocą refraktometru Abbego; L_t - lunetka, O - oś obrotu pryzmatu ruchomego P_u P^r- pryzmat nieruchomy

Na pryzmat Pi pada rozbieżna wiązka światła z dowolnego źródła, po czym dochodzi pod różnymi kątami padania do przeciwprostokątnej, napotykając ośrodek o mniejszym współczynniku załamania, jakim jest badana ciecz między pryzmatami. Granica między pryzmatem P, a cieczą stanowi powierzchnię, na której może nastąpić całkowite odbicie wewnętrzne - dla pewnych kątów padania nastąpi, a dla innych nie.

Przypuśćmy, że promień 2 na-rys. 40.2 pada pod kątem minimalnie mniejszym od granicznego; wówczas promienie powyżej promienia 2 ulegną całkowitemu odbiciu wewnętrznemu, natomiast promienie między 2 i 3 przejdą do drugiego pryzmatu P₂, a następnie do lunetki L\. Promienie, które padają na pryzmat P, w innych miejscach, twórcą wiązkę wychodzącą z P₂, zawartą całkowicie między zaznaczonymi promieniami 2 i 3.

Przy opisanym biegu promieni w polu widzenia lunetki zauważymy obszar jasny (od promienia 2 w dół) oraz obszar ciemny (powyżej promienia 2). Położenie granicy obszaru jasnego i ciemnego zależy od wartości współczynnika załamania cieczy. Granica ta jest naprowadzana na środek pola widzenia nieruchomej lunetki przez obrót pryzmatów P\P₂.

Uniwersalny refraktometr Abbego, którym się posługujemy w ćwiczeniu, stanowi konstrukcję bardziej rozwiniętą (patrz rys. 40.3), dzięki czemu pozwala na używanie światła białego oraz bezpośrednie odczytywanie wartości współczynnika załamania.

Z obrotem pryzmatów P| i P₂ jest sprzężony ruch podziałki K sporządzonej na podstawie równania (40.1) w taki sposób, że odczytuje się z niej wprost współczynnik załamania. Odczytu dokonujemy za pomocą lunetki L₂, przez którą widzimy dwie podziałki: jedną podającą wartość współczynnika załamania oraz drugą podającą procentową zawartość cukru w roztworze wodnym. Tej ostatniej uży-

wa się tylko do wyznaczania zawartości cukru. W niektórych konstrukcjach refraktometr ma tylko jedną lunetkę - oglądamy przez nią zarówno obraz, jak i skalę.

Rys. 40.3. Budowa refraktometru Abbego    ^v

W pryzmatach refraktometru, jak również w badanej cieczy występuje zjawisko dyspersji, w wyniku którego światło białe zostaje rozszczepione. Na skutek tego linia rozgraniczająca pole widzenia nie jest ostra, lecz barwna i rozmyta. W refraktometrze Abbego rozszczepienie jest skompensowane przez układ dwóch pryzmatów i P₄. Każdy z nich składa się z kilku, przeważnie trzech, pojedynczych pryzmatów wykonanych z różnych gatunków szklą, różniących się współczynnikami załamania. Kąty łamiące tych pryzmatów- są tak dobrane, że światło żółtej linii sodu nie ulega żadnemu odchyleniu. Odchyleniu w przeciwnych kierunkach ulegają promienie czerwony i fioletowy. Pryzmat daje widmo widziane na wprost i z tego powodu nazywa się a vision direci. Rozszczepienie światła powodowane przez dwa identyczne pryzmaty zależy od ich wzajemnego ustawienia. Gdy są one ustawione równolegle, rozszczepienia powodowane przez każdy z nich sumują się, natomiast gdy jeden z nich jest obrócony o 180° wokół osi optycznej, rozszczepienie zostanie zlikwidowane - światło za drugim pryzmatem jest białe. Dla innych ustawień pryzmatów P₃ i P₄ mamy przypadki pośrednie. W refraktometrze układ ten służy do skompensowania dyspersji wywołanej przez badaną ciecz.

Przebieg ćwiczenia

1.    Włączyć lampę stołową i zwierciadłami oświetlić pole widzenia obu lunetek.

2.    Ustawić ostrość widzenia nici pajęczych i skali w lunetkach.

3.    Odchylić pryzmat P\, sprawdzić, czyjego powierzchnia jest sucha i czysta, po