В данной работе используется рефрактометр Аббе, действие которого основано на измерении предельного угла преломления. Оптическая схема рефрактометра приведена на рис. 4. Исследуемый раствор помещают между плоскостями двух призм - осветительной 3 и измерительной 4 , изготовленных из стекла с большим показателем преломления (n = 1.9 ). Большой показатель преломления измерительной призмы позволяет сохранять условиеn p < n ст для большого диапазона плотностей измеряемых жидкостей. Шкала прибора проградуирована до значения n p =1.7 .От источника 1 пучок света направляется конденсором 2 на входную грань осветительной призмы. Пройдя осветительную призму 3, свет падает на матовую гипотенузную грань АВ данной призмы, граничащую с тонким слоем исследуемой жидкости. Матовая поверхность имеет неровности, размеры которых составляют несколько длин волн. Свет рассеивается на этих неровностях по всей поверхности и, пройдя через тонкий слой раствора, падает на границу раздела “раствор-стекло” под всевозможными углами падения, т.е. угол падения изменяется в пределах от 0 0 до 90 0 .
На зеркальной гипотенузной граниCD измерительной призмы 4 свет преломляется (размеры неровностей на этой грани меньше длины волны). Вследствие того, чтоn p < n ст , угол преломления изменяется в пределах отнуля до γ пр . Под угламиγ > γ пр излучение не наблюдается. Таким образом, при угле преломления, равном γ пр , возникает граница свет – тень. Величина n p определяется из соотношения sin γ пр = n p / n ст , где величина n ст известна.
Ход лучей света при выходе его из измерительной призмы легко учитывается при градуировке прибора т. к. преломление света происходит на границе “стекло-воздух”, причем показатели преломления обеих сред известны. Угол преломления света на этой границе не влияет на точность измеренияn p .
Благодаря засветке всего слоя раствора граница света и тени наблюдается достаточно резко. Поэтому, настраивая прибор к работе, свет от осветителя нужно направить на призму так, чтобы он равномерно осветил всю поверхность грани АВ рассеивающей призмы. Для определения угла, под которым выходят лучи из измерительной призмы, используется зрительная труба, образованная объективом 6 и окуляром 9, свет в которую поступает через систему призм прямого зрения 5 . При этом используется то свойство зрительной трубы, что лучи, идущие к ней параллельно её оси, собираются в заднем фокусе, где помещена прозрачная пластинка 7 с нанесенным на ней перекрестием сетки. Перекрестие точно совпадает с фокусом.
Рис. 4. Ход лучей в рефрактометре при измерении показателя преломления методом скользящего луча.
Оптическая схема прибора: 1-источник света, 2-конденсор, 3-осветительная призма, 4-измерительная призма, 5-призма прямого зрения, 6-объектив зрительной трубы, 7-сетка с перекрестием, 8-шкала, 9-окуляр зрительной трубы, 10-поле зрения окуляра.
Призмы прямого зрения и зрительная труба жёстко связаны между собой и могут поворачиваться относительно измерительной призмы. Угол поворота измеряется по неподвижной шкале 8, расположенной в общей фокальной плоскости объектива и окуляра. Шкала проградуирована в значениях показателя преломления исследуемого раствора на основании формулы (6). Осуществляя поворот зрительной трубы, можно установить её ось параллельно лучам, преломившимся на граниCD под предельным углом γ пр . При этом в поле зрения окуляра будут наблюдаться светлая и тёмная области, граница между которыми будет совпадать с перекрестием. Светлая область образована лучами, преломлёнными на граниCD под углами, меньшими предельного, а тёмная область возникает из-за отсутствия лучей, идущих под углами, большими предельного. Положение границы света и тени, образованной лучами, преломлёнными под предельным углом, укажет на шкале 8 искомую величину показателя преломления раствора.
Источник света 1 не является монохроматическим. Поэтому вследствие дисперсии как исследуемого вещества, так и материала измерительной призмы, (зависимости их показателей преломления от длины волны света), граница света и тени, наблюдаемая в зрительную трубу, оказывается размытой и окрашенной. Для устранения этого эффекта используются призмы прямого зрения 5 , образующие дисперсионный компенсатор. Призмы рассчитаны так, чтобы лучи с длиной волны λ D = 589,3 нм (среднее значение длины волны натрия) не отклонялись при прохождении через них. При повороте одной призмы относительно другой их суммарная дисперсия изменяется, что позволяет скомпенсировать различие в углах выхода лучей с различными длинами волн из измерительной призмы и направить их в зрительную трубу параллельно лучам с длиной волны λ D . Граница света и тени при этом получается резкой, неокрашенной и даёт значение показателя преломления исследуемого раствора n D на длине волны λ D .
Выбрав пасечничество в качестве хобби или как основной вид деятельности, нужно разобраться во всех приборах и технических приспособлениях, помогающих получить качественный вкусный мед. Обязательно нужно узнать про рефрактометр для меда: что это такое и как им пользоваться?
Хоть требования современного рынка к качеству продукции не высоки, многие пасечники по-прежнему ориентируются на проверенный ГОСТ. Согласно ему, массовая доля содержания в меде влаги не должна превышать 19-21%.
Для получения таких результатов считается, что откачивать мед желательно только из тех сотов, которые были закрыты воском на три четверти от общей высоты. Но при откачивании меда это требование соблюдается не всегда, в результате чего содержание воды в собранном продукте существенно превышает нормы.
Мед повышенной влажности является благоприятной средой для процессов брожения, которые быстро делают его непригодным к употреблению. Чтобы избежать таких ситуаций, в процессе сбора нужно строго контролировать содержание воды, для этого понадобится рефрактометр для меда. Он с большой точностью измеряет массовую долю воды в общей массе продукта. Таким прибором уже давно пользуются не только пчеловоды, но и оптовые скупщики меда.
В целом рефрактометры предназначены для проверки сахаросодержащих жидкостей, таких как фруктовые соки и напитки, вина и мед. Выбирая прибор именно для меда нужно обратить внимание на некоторые параметры:
Портативные приспособления очень компактны и не требуют подключения к сети электропитания. Более технологичные модели оснащены встроенным температурным корректором, который представляет собой биметаллическую пластину, соединенную с системой оптики самого рефрактометра.
Под воздействием температурных колебаний эта пластина сжимается или, наоборот, растягивается, тем самым плавно корректируя работу всей измерительной системы в соответствии с температурными условиями. Благодаря автоматическим расчетам этих сдвигов достигается максимальная точность при замере влажности в диапазоне от 12% до 27%.
Перед покупкой прибора нужно внимательно ознакомиться с инструкцией. Перед первым применением обязательно потребуется калибровка рефрактометра. Она должна быть проведена по показаниям эталонного прибора, используя идентичные образцы меда. Для осуществления настройки отверткой нужно зачистить винт калибровки и ввести границу, которая чаще всего окрашена в бело-голубой цвет, на показания, аналогичные эталону.
Видео: рефрактометр для меда.
Разобравшись, что такое рефрактометр и как он работает, становится понятно, что для максимальной точности результатов измерения нужно тщательно откалибровать прибор. Также можно сделать выводы о влиянии на проведенные замеры температуры не только продукта, но и окружающей среды. Более того, сама измерительная призма тоже должна быть комнатной температуры.
К хранению рефрактометра нет особых требований. Он должен быть очищен мягкой влажной тканью после последних измерений и помещен в сухое помещение, чтоб не потускнел измерительный окуляр. Самостоятельно не стоит пытаться разобрать прибор и почистить его, лучше обратиться в специализированный сервисный центр.
Рефрактометр это портативный оптико-механический прибор, без источников питания, с минимальным количеством пробы, за несколько секунд, измеряющий концентрацию растворенных в жидкости веществ при помощи светового луча.
Название устройства составное "рефракто" и "метр", что в первом приближении объясняет принцип работы рефрактометра, если вспомним про рефракцию или искривление света.
А если вспомнить не удается, подробно рассмотрим на картинках, и Вы поймете, что несмотря на строгое и звучное название, рефрактометр это оптический инструмент, с которым может работать даже школьник.
Но сначала несколько слов, где же востребован ручной рефрактометр, кто держит в арсенале стильный, надежный и портативный измерительный прибор, не нуждающийся в батарейках, и вообще в питании, а все, что ему нужно это свет.
Оптика с широким спектром применения, полезный и востребованный в течение всех 4-х сезонов года - ручной рефрактометр, в лаборатории, на пасеке, в саду, гараже, на складе, задействован на всех этапах, от производства до реализации готовой продукции.
Поясним на примере.
Предположим, нужно измерить содержание сахара во фруктовом соке. Все хотят лакомиться сладкими яблоками, сливами и грушами!
В зависимости от степени зрелости плода, концентрация сахарозы будет увеличиваться, а от этого зависит время сбора урожая, затраты на консервацию, и безусловно вкусовые предпочтения покупателей - а значит спрос, цена и конечный финансовый результат.
Садовод конечно может периодически съедать один фрукт для анализа, но полагаться на субъективность вкусовых рецепторов по меньшей мере несерьезно.
Лабораторные исследования никто не отменял.
Подготовьте специальную посуду, реактивы, пригласите квалифицированный персонал, закупите мебель, оборудование, подведите электричество и самое главное запаситесь временем.
Химические исследования явно не самый быстрый метод анализа.
К тому же обратим внимание еще на 3 фактора.
Есть альтернативный вариант значительно более быстрый и дешевый - , цена которого в несколько раз меньше средней месячной заработной платы.
Рефрактометр это легкий, компактный и скоростной измерительный прибор, позволяющий избежать ошибок, своевременно выявить опасные тренды, сберечь в бюджете компании или семьи финансовые ресурсы, заработать на продаже, сохранить в целостности промышленное оборудование и поддержать на высоком уровне деловую репутацию в бизнесе.
* Шкала Brix - общепризнанная в мире мера измерения концентрации содержания веществ, растворенных в жидкости (в процентном отношении)
Первое, что необходимо знать, рефрактометр это портативный оптический измерительный прибор.
Принцип работы рефрактометра основан на оригинальном методе использования явления преломления света для измерения концентрации раствора.
Образно говоря, принцип действия оптического измерительного прибора, базируется на синергии двух наук, квинтэссенции 4-х слов: "физика света+химия раствора".
Анализируемые растворы, состоят как минимум из двух компонентов - растворителя и растворенного вещества. По мере насыщения жидкости, плотность и оптическая проницаемость для световых лучей изменяются. Это первая "фишка".
Солнечный свет или поток искусственного освещения пронзают как окружающую нас воздушную среду, так и оптически прозрачные предметы, включая стекло и воду.
Луч последовательно переходит из одной среды в другую и на границе наблюдается практически важный физический эффект рефракции - искривление направления движения света. Это вторая "фишка", благодаря чему показания рефрактометра становятся реальностью.
На рисунке представлена линза - твердое вещество, но аналогичное явление наблюдается в жидкости и даже в атмосфере. Важно не агрегатное состояние, а оптическая плотность.
Чтобы понять принцип работы рефрактометра, достаточно запомнить, что в слое анализируемого раствора, происходят абсолютно такие те же процессы рефракции (отсюда и название - ручной рефрактометр). По-другому действительно не назовешь. Ну например, "преломляющий луч света" - слишком пафосно...
Тщательно обработанная линза - на рисунке темно-синего цвета, как безбрежное море, оптически однородна, а коэффициент преломления ее неизменный. Это гарантируется качеством изготовления заводом-производителем.
Если плотность защитного стекла и призмы остаются неизменными в течение всего срока службы, значит единственная среда, которая может изменить показания - это тончайшая пленка раствора между стеклом и призмой.
С ростом плотности капельки раствора, равномерно размещенной между линзой измерительного прибора и защитным стеклом, линия света движется вверх или вниз по шкале Brix - своеобразном дисплее и визуально наблюдается через монокулярный объектив.
Иными словами, рефрактометр это измерительный прибор, отклоняющий луч при увеличении (уменьшении) концентрации исследуемой жидкости. На этом базируется принцип работы рефрактометра.
Отметим важную функцию индивидуальной подстройки. Оптика ограничивается не только явлением рефракции. Рефрактометр ручной "учитывает" остроту зрения смотрящего - стоит лишь круговыми движениями окуляра настроить резкость и показания снова станут яркими и четкими.
До начала серийного производства, маркетологи согласуют номенклатуру рефрактометров на основе рыночных ожиданий и потребностей покупателей. Инженеры проектируют линейку измерительных приборов в зависимости от сферы применения - в первую очередь разрабатывают модели для каждой ниши в зависимости от предполагаемой концентрации анализируемых химических соединений.
Принцип работы рефрактометра остается неизменным, а вот верхняя граница меняется:
Исходя их технологического процесса, необходимо заранее определить максимальный верхний предел и рефрактометр купить, для которого степень насыщения раствора и оптическая плотность исследуемой среды никогда не достигнут значений, когда луч отклонится за пределы шкалы и показания зашкалят.
Рефрактометр это уникальный измерительный прибор прямого действия. И пафоса здесь никакого нет. Всего 3 тезиса:
Принцип работы рефрактометра очень прост - измерить содержание растворенного вещества в растворе можно практически мгновенно - со скоростью света!
Вспомнить школьный курс физики и понять как работает рефрактометр, это важно, но чтобы выгодно использовать все возможности, и измерить концентрацию раствора с минимальной погрешностью, следует помнить!
Современные самогонщики с опытом в процессе домашнего приготовления крепкого алкоголя стараются пользоваться специализированными инструментами для определения качества продукта и выявления степени концентрации в нем определенных веществ. Важнейшим помощником хорошего самогонщика является рефрактометр.
Рефрактометр – это специальный оптический инструмент, который измеряет концентрацию растворов при помощи явления преломления света. Сам термин «рефракция» появился еще в начале 18-го столетия, и ввел его Ньютон. Это металлическое устройство с предметным стеклом и окуляром. Те люди, которые изготавливают домашний самогон, очень часто применяют рефрактометр для измерения уровня сахара или спирта в жидкости. Перед использованием прибор нужно обязательно откалибровать.
Существует несколько основных видов рефрактометров.
Одними из самых популярных рефрактометров, которые хорошо подойдут для самогонщиков, являются ручные модели со шкалой измерений в Brix. Она предназначается для измерения сахара в растворе жидкости.
Градус Brix - мера массового отношения сахарозы к жидкости, в которой она находится. Вычисляется такая мера при помощи рефрактометра. К примеру, 25 °Bx обозначает, что в 100 граммах жидкости находится 25 граммов сахара.
Многих самогонщиков сильно беспокоит вопрос содержания сахара в изготавливаемой ими браге. Не всегда такую долю можно вычислить при помощи обыкновенного калькулятора. И на это имеются довольно важные причины.
К тому же именно по разнице в содержании сахара опытный самогонщик сможет быстро рассчитать процент спирта, который успели набродить дрожжи за время, прошедшее между измерениями. Если при этом доля спирта находится в стабильном для того или иного продукта диапазоне — то все идет хорошо. А если нет, человеку нужно будет аэрировать свою брагу, регулировать температуру и подкармливать.
Сейчас на сайте Aliexpress можно найти множество разновидностей рефрактометров для самогоноварения, которые выглядят очень похоже. Главная разница между ними - шкалы измерения, которые нанесены на стекло. Иногда это может быть Brix (объемная доля сахарозы), иногда — объемная доля спирта, иногда — отношение плотности вещества к плотности воды, а также другие соотношения. По сути, приобрести можно любой, а затем пользоваться перерасчетом или специальной линейкой для того. Но такие сложности ни к чему. Если самогонщик собирается измерить конкретный показатель, то ему разумнее остановить свой выбор на том рефрактометре, шкала которого идет в нужных единицах измерения.
Также определенные модели домашних рефрактометров могут учитывать влияние температуры при помощи функции ATC. Внутри данных приборов располагается биметаллическая пластина. Она может изменять свои размеры, зависимо от температуры. К тому же эта пластина соединяется с оптической системой рефрактометра, влияя на нее при колебаниях температуры. Поэтому при приобретении качественного рефрактометра важно обратить внимание на наличие в нем данной функции. Если ее нет — самогонщику придется использовать специальные таблицы для перерасчета. Именно поэтому хороший рефрактометр имеет такое большое значение для самогоноварения.
Также оно используется во время коррекции зрения при помощи очков или контактных линз.
Устройство – это законченная система преобразования и регистрации инфракрасного излучения. На основании таких показателей отраженного излучения, как интенсивность и длина волны, специальная программа прибора проводит расчеты. В результатах расшифровки будет указана рефракция (преломляющая способность) оптических сред глаза.
Чтобы понять, для чего исследование используется в офтальмологии, следует знать устройство и основные принципы действия рефрактометра.
Они основаны на таких ключевых моментах:
Выделяется несколько медицинских показаний для проведения исследования с помощью специального автоматического анализатора:
Также исследование с использованием рефрактометра необходимо при консервативных методах коррекции зрения. В обязательном порядке обследование на приборе назначается при ношении и , чтобы контролировать ход лечения.
Проведение рефрактометрии является амбулаторной процедурой, которая выполняется в условиях специально оборудованного кабинета. Обследование проводится бесконтактным путем, поэтому не требует от медицинского персонала предварительной подготовки с соблюдением правил асептики и антисептики.
Для получения достоверного результата, а также исключения погрешностей, предварительно выполняется расширение зрачка с использованием лекарственного средства атропин. Оно относится к фармакологической группе М-холиноблокаторов и приводит к временному параличу мышцы глаза, сужающие зрачок.
Атропин в форме глазных капель назначается за 3 дня до предполагаемого исследования. Глаза закапывают 2 раза в сутки через примерно одинаковые промежутки времени (утром и вечером).
Во время процедуры пациент располагается на стуле перед прибором, а головой упирается в специальный ограничитель. Врач просит сосредоточить взгляд на датчиках и не двигаться.
После начала работы прибора датчики испускают инфракрасное излучение, которое отражается от сетчатки глаза, проходит обратно и регистрируется. Длительность исследования при помощи автоматического рефрактометра не превышает двух минут для каждого глаза.
После проведения обследования при помощи автоматического аппарата он выдает распечатку, в которой отображены основные показатели в виде буквенных значений и цифр.
Они имеют следующую расшифровку:
Количество показателей зависит от конкретной модели офтальмологического автоматического рефрактометра, который использовался для проведения обследования.
Обследование, которое проводится с помощью рефрактометрического прибора, помогает избежать врачебных ошибок и точно установить диагноз. Это экономит время врача и пациента. А благодаря бесконтактности рефрактометрии также позволяет устранить физический дискомфорт для больного.
Список источников:
