Лаба 5 рефрактометр, теорія

ВИЗНАЧЕННЯ показника заломлення рідини методом рефрактометрії

Рефрактометри знайшли широке застосування в медико-біологічних дослідженнях. Розроблено методики рефрактометричних визначення вмісту білка в сироватці крові, засновані на залежності показника заломлення розчину від концентрації розчиненого речовини.

1. Вивчити рефрактрометріческій метод визначення показника заломлення рідини.

2. Дослідити залежність показника заломлення розчину від його концентрації [n = f (C)].

ПЛАН ВИВЧЕННЯ ТЕМИ:

1. Рефракція. Закони рефракції.

2. Фізичний сенс показника заломлення.

3. Явище повного внутрішнього відображення і його застосування в медицині.

4. Умова визначення граничного кута повного внутрішнього відображення.

5. Рефрактометр. Пристрій і принцип роботи

3. Н.М. Ливенцев Курс фізики, М. 1978, т.1, гл.10. с. 103 - 106.

Теоретичні передумови РОБОТИ

При переході світлової хвилі з одного середовища в іншу відбувається зміна швидкості поширення і довжини хвилі (частота коливань залишається без змін). Якщо промені світла падають на межу розділу середовищ під деяким кутом α, то напрямок їх в другій середовищі змінюється і дорівнює β.

Кут α, утворений променем падаючим і перпендикуляром, відновленим в точці падіння до поверхні розділу середовищ, називається кутом падіння променя (рис. 1). Кут β, утворений променем заломлення і перпендикуляром в точці падіння, називається кутом заломлення (рис. 1).

Явище заломлення світлового променя на межі поділу двох середовищ, називається рефракцією.

Взаємне геометричне розташування променів падаючого і зламаного визначається законами заломлення:

1. Промінь падаючий і промінь переломлений лежать в одній площині з перпендикуляром, відновленим до кордону розділу в точці падіння.

2. Ставлення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина постійна для даних 2-х середовищ, що дорівнює відношенню показника заломлення другого середовища до показника заломлення першого середовища.

де n1,2 -відносний показник заломлення

де v-швидкість світла в середовищі.

Якщо світло переходить із середовища з меншим показником заломлення в середу з великим показником заломлення, то при максимальному куті падіння α = 90 0 світ у другій середовищі буде поширюватися тільки в межах кута βпр. який називається граничним кутом заломлення (рис.2).

Явище, при якому промінь йде з середовища більш щільною в менш щільну під кутом більше граничного, називається повним внутрішнім віддзеркаленням. Граничним кутом повного внутрішнього відображення називається такий кут падіння, якому відповідав би кут заломлення, рівний 90 ° (рис.3).

Таким чином, граничний кут заломлення і граничний кут повного відображення для даних середовищ залежать від їх показників заломлення. Ця властивість знайшла застосування в приладах для вимірювання показника заломлення речовин: рефрактометр, використовуваних для визначення чистоти води, концентрації загального білка сироватки крові, для ідентифікації різних речовин.

Основною частиною рефрактометра є дві прямокутні призми, зроблені з одного і того ж сорту скла. Призми стикаються гипотенузной межі.

Між призмами поміщають краплю рідини, показник заломлення якої потрібно визначити.

Промінь світла від джерела направляється на матову грань призми, де світло розсіюється і з призми (оптично більш щільного середовища) виходить під різними кутами в рідину (оптично менш щільне середовище). Промені, які падають на рідину під кутом більше граничного, відчувають повне відображення і виходять через другу бічну грань призми в зорову трубу. Поле зору, видиме в зорову трубу, виявиться розділеним на світлу і темну частини.

Положення кордону розділу визначається граничним кутом повного відображення.

Пристрій рефрактометра УРЛ.

Конструктивно прилад складається з двох основних частин: верхньої - корпусу, нижній - підстави.

До корпусу приладу кріпляться камери: верхня і нижня. Нижня камера, що містить у собі вимірювальну призму, жорстко закріплена на корпусі. Верхня ж камера, що містить у собі освітлювальну призму. з'єднана з нижньою і може повертатися щодо її. Нижня і верхня частини камери мають вікна. На штуцері нижньої камери рухомо укріплений освітлювач, світло від якого може бути направлений в одне з вікон камер.

На осі приладу укріплені:

- рукоятка з окуляром і настроювальних механізмом, що полегшує поєднання кордону світлотіні з перехрестям сітки;

- лімб дисперсії для усунення забарвленості кордону світлотіні, що спостерігається в окуляр;

- механізм наведення, що знаходиться всередині корпусу, який разом з рукояткою може повертатися на осі уздовж шкали.

На передній стінці основи розташований вимикач для включення освітлювача.

На бічній стінці розташований шнур з вилкою для підведення живлення від мережі.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Який кут називається кутом падіння?

2. Який кут називається кутом заломлення?

3. Сформулюйте закон заломлення.

4. Що називається відносним (абсолютним) показником заломлення?

5. Яка характеристика світлової хвилі не змінюється при переходеволни 6. з одного середовища в іншу?

7. Що є причиною зміни напрямку поширення світлової хвилі при переході з одного середовища в іншу?

8. У чому полягає явище повного внутрішнього відображення? За яких умов воно спостерігається

9. Дайте поняття граничного кута повного внутрішнього відображення.

10. З чого складається оптична система дії рефрактометра?

11.Что таке волоконна оптика. Застосування волоконної оптики в медицині?

12. З якою метою використовується рефрактометр в медицині?

Прилади та приладдя

Рефрактометр, скляна паличка з оплавленим кінцем, водні розчини цукру, водні розчини NaCI відомих концентрацій, розчин NaCI невідомої концентрації, дистильована вода.