Cách đo chỉ số khúc xạ
Khi ánh sáng đi vào môi trường B từ môi trường A, nếu môi trường A kỵ nước với môi trường B, tức là 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.
Để đo giá trị, khúc xạ kế Abbe sử dụng phương pháp "nửa sáng nửa tối", tức là cho ánh sáng đơn sắc đi vào môi trường B từ môi trường A từ mọi góc 0-90 độ , tại lúc này toàn bộ góc tới hạn trong môi trường B là Ánh sáng đi qua mọi miền nên vân sáng; còn tất cả các vùng nằm ngoài góc tới hạn đều không cho ánh sáng đi qua nên có màu tối, ranh giới giữa vùng sáng và vùng tối rất rõ ràng. Nếu quan sát bằng thị kính đặt trên môi trường B thì thấy ảnh nửa tối có ranh giới rất rõ.
Môi trường khác nhau, góc tới hạn cũng khác nhau và vị trí ranh giới của vùng sáng và vùng tối trong thị kính cũng khác nhau. Nếu một đường "chéo" được khắc trong thị kính, hãy thay đổi vị trí tương đối của môi trường B và thị kính, sao cho mỗi lần ranh giới giữa vùng sáng và vùng tối luôn trùng với giao điểm của "đường chéo", bằng cách đo vị trí tương đối của nó ( Góc) và sau khi chuyển đổi, có thể thu được chỉ số khúc xạ. Số đọc được khắc trên thang đo khúc xạ kế Abbe là chiết suất đã chuyển đổi nên có thể đọc trực tiếp. Đồng thời, khúc xạ kế Abbe có thiết bị loại bỏ tán sắc nên có thể sử dụng trực tiếp ánh sáng mặt trời, các số đo được cũng giống như đo bằng ánh sáng natri. Đây là những ưu điểm của khúc xạ kế Abbe.
Cách sử dụng khúc xạ kế Abbe: đầu tiên kết nối khúc xạ kế với bể nhiệt độ không đổi, sau khi nhiệt độ không đổi, tách lăng kính góc vuông và lau nhẹ bề mặt gương trên và dưới bằng một lượng nhỏ ethanol hoặc axeton trên lụa hoặc lau ống kính giấy. Sau khi etanol hoặc axeton bay hơi, thêm một giọt nước cất vào gương bên dưới, đóng lăng kính và điều chỉnh gương để làm cho trường nhìn bên trong gương sáng.
Quay lăng kính cho đến khi xuất hiện một đường biên hoặc một dải sáng màu trong gương; nếu một dải sáng màu xuất hiện, hãy điều chỉnh độ phân tán để làm cho ranh giới giữa sáng và tối rõ ràng, sau đó xoay lăng kính góc vuông để đường ranh giới đi qua giao điểm của "chữ thập". Ghi lại giá trị đọc và nhiệt độ, lặp lại hai lần để đo chỉ số khúc xạ trung bình của nước tinh khiết và so sánh với giá trị tiêu chuẩn của nước tinh khiết (=1.33299), có thể thu được cây hiệu chuẩn của máy đo khúc xạ, sau đó chiết suất của mẫu chất lỏng cần kiểm tra có thể được đo theo cách tương tự. Giá trị hiệu chỉnh thường nhỏ và nếu giá trị quá lớn, toàn bộ thiết bị phải được hiệu chỉnh lại. Khi sử dụng khúc xạ kế cần chú ý những điểm sau:
(1) Phạm vi đo của Abbe là từ 1,3000 đến 1,7000 và độ chính xác là ±0,0001; khi đo cần chú ý nhiệt độ của áo cách nhiệt có chính xác không. Nếu bạn muốn đo đến ±0,0001, nhiệt độ phải được kiểm soát trong phạm vi ±0,1 độ .
(2) Không được để thiết bị tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trong quá trình sử dụng hoặc bảo quản và phải được che phủ bằng vải đen khi không sử dụng.
(3) Lăng kính của máy đo khúc xạ phải được bảo vệ để tránh trầy xước trên bề mặt gương. Khi thêm chất lỏng, phần cuối của ống nhỏ giọt không được chạm vào lăng kính.
(4) Bề mặt gương phải được làm sạch trước mỗi lần nhỏ mẫu; sau khi sử dụng, bề mặt gương cũng phải được làm sạch bằng axeton hoặc etanol 95 phần trăm, và lăng kính phải được đóng lại sau khi sấy khô.
(5) Nên tránh các chất lỏng ăn mòn hoặc hòa tan kính lăng kính, kim loại cách nhiệt và chất kết dính giữa chúng.
Cuối cùng, cần chỉ ra rằng khúc xạ kế Abbe không thể được sử dụng ở nhiệt độ cao hơn; khó đo các mẫu dễ bay hơi hoặc hút nước; Ngoài ra, yêu cầu về độ tinh khiết của mẫu cũng cao. Nói chung, khi nhiệt độ tăng lên một độ, chỉ số khúc xạ của hợp chất hữu cơ lỏng giảm 3,5×10-4—5,5×10-4. Một số chất lỏng, đặc biệt khi nhiệt độ có chỉ số khúc xạ cần đạt được gần với điểm sôi của nó, có hệ số nhiệt độ lên tới 7×10-4. Trong công việc thực tế, chỉ số khúc xạ đo được ở một nhiệt độ nhất định thường được chuyển đổi thành chỉ số khúc xạ ở nhiệt độ khác. Để thuận tiện cho việc tính toán, 4,5×10-4 thường được sử dụng làm hằng số thay đổi nhiệt độ. Giá trị thu được bằng phép tính sơ bộ này có thể có một lỗi nhỏ, nhưng nó có giá trị tham khảo. Nói cách khác, chiết suất giảm khi nhiệt độ tăng và chiết suất thay đổi khoảng 0.00045 cho mỗi 1 độ C thay đổi. Chúng ta có thể tính chiết suất được hiệu chỉnh đến 20 độ theo công thức sau: nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 độ )
trong đó nD(t) là chiết suất đo được bằng thực nghiệm ở nhiệt độ t. Điều này cho thấy khi nhiệt độ thí nghiệm cao hơn 20 độ thì nD(20) lớn hơn nD(t); còn khi nhiệt độ thí nghiệm thấp hơn 20 độ thì nD(20) nhỏ hơn nD(t).
Ví dụ: Cho nD(t) =1.3667, t=25.2 độ , hãy tính nD(20).
nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20 độ )
nD(20)=1.3667 cộng 0,00045(25,2 độ -20 độ )
{{0}}.3667 cộng 0,00045 × 5,2
=1.36904 Ảnh hưởng của bước sóng ánh sáng
Chiết suất của một chất thay đổi theo bước sóng ánh sáng, với bước sóng dài hơn có chiết suất nhỏ hơn và bước sóng ngắn hơn có chiết suất lớn hơn. Nguồn sáng dùng để đo thường là ánh sáng trắng. Khi ánh sáng trắng bị khúc xạ bởi lăng kính và chất lỏng mẫu, do bước sóng của mỗi ánh sáng màu khác nhau nên mức độ khúc xạ cũng khác nhau. Sau khi khúc xạ, nó bị phân hủy thành nhiều loại đèn màu. Hiện tượng này gọi là tán sắc. Sự phân tán ánh sáng sẽ làm cho ranh giới phân chia giữa sáng và tối trong trường nhìn không rõ ràng, dẫn đến sai số khi đo. Để loại bỏ tán sắc, một bộ bù tán sắc được lắp đặt ở đầu dưới của ống quan sát của khúc xạ kế Abbe.
Ảnh hưởng của nhiệt độ
Chiết suất của dung dịch thay đổi theo nhiệt độ, chiết suất giảm khi nhiệt độ tăng và tăng khi nhiệt độ giảm. Thang đo trên khúc xạ kế được khắc ở nhiệt độ tiêu chuẩn là 20 độ. Do đó, tốt nhất là đo chỉ số khúc xạ ở 20 độ. Mặt khác, hiệu chỉnh nhiệt độ nên được thực hiện trên kết quả đo. Khi nó vượt quá 20 độ, hãy thêm số hiệu chỉnh; khi nó thấp hơn 20 độ, hãy trừ đi số hiệu chỉnh
