Hur man mäter brytningsindex
När ljus kommer in i medium B från medium A, om medium A är ett hydrofobt ämne till medium B, det vill säga nA< nP=1/sin is also a constant, and its relationship with the refractive index is: Indicates. Obviously, under a certain wavelength and certain conditions, it can be seen that the refractive index can be obtained by measuring the critical angle, which is the basic optical principle of the commonly used Abbe refractometer.
För att mäta värdet använder Abbes refraktometer metoden "halvljus och halvmörk" som går ut på att låta det monokromatiska ljuset komma in i mediet B från mediet A från alla vinklar av 0-90 grader , vid denna gång passerar hela den kritiska vinkeln i mediet B är Ljus genom alla områden, så det är ljust; medan alla områden utanför den kritiska vinkeln inte passerar ljus, så det är mörkt, och gränsen mellan de ljusa och mörka områdena är mycket tydlig. Om du observerar med ett okular ovanför medium B kan du se en halvmörk bild med en mycket tydlig gräns.
Mediet är annorlunda, den kritiska vinkeln är också annorlunda, och gränsläget för de ljusa och mörka områdena i okularet är också olika. Om en "kors"-linje är ingraverad i okularet, ändra den relativa positionen för mediet B och okularet, så att varje gång gränsen mellan de ljusa och mörka områdena alltid sammanfaller med skärningspunkten för "tvärlinjen", genom att mäta dess relativa position (vinkel) och efter omvandling kan brytningsindex erhållas. Avläsningen ingraverad på skalan av Abbe refraktometer är det konverterade brytningsindexet, så det kan avläsas direkt. Samtidigt har Abbe refraktometern en dispersionseliminerande anordning, så den kan direkt använda solljus, och de uppmätta siffrorna är desamma som de som mäts med natriumljus. Dessa är fördelarna med Abbe refraktometer.
Så här använder du Abbe refraktometer: anslut först refraktometern till konstanttemperaturtanken, efter konstant temperatur, separera det rätvinkliga prismat och torka försiktigt av de övre och nedre spegelytorna med en liten mängd etanol eller aceton på silke eller linsrengöring papper. Efter att etanolen eller acetonet avdunstat, tillsätt en droppe destillerat vatten till spegeln nedanför, stäng prismat och justera spegeln för att göra synfältet inuti spegeln ljust.
Vrid prismat tills en gränslinje eller ett färgat ljusband dyker upp i spegeln; om ett färgat ljusband uppträder, justera spridningen för att göra gränsen mellan ljus och mörk tydlig och vrid sedan det rätvinkliga prismat så att gränslinjen råkar passera genom skärningspunkten mellan "korset". Registrera avläsningen och temperaturen, upprepa två gånger för att mäta det genomsnittliga brytningsindexet för rent vatten och jämför det med standardvärdet för rent vatten (=1.33299), refraktometerns kalibreringsanläggning kan erhållas, och sedan brytningsindex för vätskeprovet som ska testas kan mätas på samma sätt. Korrigeringsvärdet är i allmänhet litet och om värdet är för stort måste hela instrumentet kalibreras om. Följande punkter bör uppmärksammas när du använder refraktometern:
(1) Abbes mätområde är från 1,3000 till 1,7000, och precisionen är ±0,0001; vid mätning bör man vara uppmärksam på om temperaturen på isoleringsmanteln är korrekt. Om du vill mäta till ±0,0001, bör temperaturen kontrolleras inom intervallet ±0,1 grad.
(2) Instrumentet bör inte utsättas för solljus under användning eller förvaring och bör täckas med en svart trasa när det inte används.
(3) Refraktometerns prisma måste skyddas för att undvika repor på spegelytan. Vid tillsats av vätska får pipettens ände inte vidröra prismat.
(4) Spegelytan bör rengöras före varje droppe av provet; efter användning ska även spegelytan rengöras med aceton eller 95 procent etanol, och prismat ska stängas efter torkning.
(5) Vätskor som korroderar eller löser upp prismaglaset, isoleringsmetallen och limmet mellan dem bör undvikas.
Slutligen bör det påpekas att Abbe refraktometer inte kan användas vid högre temperaturer; det är svårt att mäta flyktiga eller vattenabsorberande prover; dessutom är kraven på provernas renhet också höga. Generellt sett, när temperaturen ökar med en grad, minskar brytningsindexet för den flytande organiska föreningen med 3,5×10-4—5,5×10-4. Vissa vätskor, särskilt när temperaturen vars brytningsindex ska erhållas är nära dess kokpunkt, har en temperaturkoefficient på upp till 7×10-4. I praktiskt arbete omvandlas ofta brytningsindex uppmätt vid en viss temperatur till brytningsindex vid en annan temperatur. För att underlätta beräkningen används vanligtvis 4,5×10-4 som temperaturförändringskonstant. Värdet som erhålls genom denna grova beräkning kan ha ett litet fel, men det är av referensvärde. Med andra ord minskar brytningsindexet med ökningen av temperaturen, och brytningsindexet ändras med cirka 0.00045 för varje 1 grad Celsius förändring. Vi kan beräkna brytningsindexet korrigerat till 20 grader med följande formel: nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 grad )
där nD(t) är det experimentellt uppmätta brytningsindexet vid temperatur t. Detta visar att när experimenttemperaturen är högre än 20 grader är nD(20) större än nD(t); medan när experimenttemperaturen är lägre än 20 grader är nD(20) mindre än nD(t).
Exempel: Givet nD(t) =1.3667, t=25.2 grader , beräkna nD(20).
nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 grad)
nD(20)=1,3667 plus 0,00045(25,2 grader -20 grader)
{{0}}.3667 plus 0,00045 × 5,2
=1.36904 Effekt av ljusvåglängd
Ett ämnes brytningsindex varierar med ljusets våglängd, med längre våglängder som har ett mindre brytningsindex och kortare våglängder har ett större brytningsindex. Ljuskällan som används för mätning är vanligtvis vitt ljus. När det vita ljuset bryts av prismat och provvätskan, på grund av de olika våglängderna för varje färgljus, är brytningsgraden också olika. Efter brytning sönderdelas den till en mängd olika färgljus. Detta fenomen kallas dispersion. Spridningen av ljus kommer att göra skiljelinjen mellan ljus och mörker i synfältet otydlig, vilket resulterar i mätfel. För att eliminera spridning är en dispersionskompensator installerad i den nedre änden av observationsröret på Abbe refraktometer.
Effekt av temperatur
Brytningsindexet för en lösning ändras med temperaturen, brytningsindexet minskar när temperaturen stiger och ökar när temperaturen sjunker. Skalan på refraktometern är graverad vid standardtemperaturen 20 grader. Därför är det bäst att mäta brytningsindex vid 20 grader. I annat fall bör temperaturkorrigering utföras på mätresultaten. När den överstiger 20 grader lägger du till korrigeringsnumret; när den är lägre än 20 grader subtraherar du korrigeringstalet
