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.