W pracy wykorzystano refraktometr Abbego, którego działanie opiera się na pomiarze granicznego kąta załamania. Schemat optyczny refraktometru pokazano na ryc. 4. Roztwór testowy umieszczamy pomiędzy płaszczyznami dwóch pryzmatów - oświetlenie 3 i mierzenie 4 wykonany ze szkła o wysokim współczynniku załamania światła ( n = 1.9 ). Duży współczynnik załamania pryzmatu pomiarowego utrzymuje stan n P < n st dla szerokiego zakresu gęstości mierzonych cieczy. Skala przyrządu jest skalibrowana do wartości n P =1.7 .Ze źródła 1 wiązka światła prowadzona jest przez kondensator 2 na powierzchni wejściowej pryzmatu oświetlającego. Mijanie pryzmatu oświetlającego 3, światło pada na matową przeciwprostokątną twarz AB dany pryzmat , przylega do cienkiej warstwy badanej cieczy. Matowa powierzchnia ma nieregularności, których wymiary to kilka długości fal. Światło jest rozpraszane przez te nierówności na całej powierzchni i po przejściu przez cienką warstwę roztworu pada na granicę „roztwór-szkło” pod różnymi kątami padania, tj. kąt padania waha się od 0 0 zanim 90 0 .
Na lustrzanej przeciwprostokątnej twarzy Płyta CD pryzmat pomiarowy 4 światło jest załamywane (wielkość nierówności na tej powierzchni jest mniejsza niż długość fali). Ze względu na fakt, że n P < n st , kąt załamania światła waha się od zera do γ itp . Kątowy γ > γ itp promieniowanie nie jest obserwowane. Zatem przy kącie załamania równym γ itp , istnieje granica między światłem a cieniem. Wartość n P jest określana z relacji grzechγ itp = n P / n st , gdzie wartość n st znany.
Droga promieni świetlnych wychodzących z pryzmatu pomiarowego jest łatwo brana pod uwagę podczas kalibracji urządzenia, ponieważ załamanie światła zachodzi na granicy „szkło-powietrze” , gdzie znane są współczynniki załamania obu mediów. Kąt załamania światła na tej granicy nie wpływa na dokładność pomiaru n P .
Ze względu na iluminację całej warstwy roztworu granica między światłem a cieniem jest dość ostro obserwowana. Dlatego ustawiając urządzenie do pracy, światło z oświetlacza musi być skierowane na pryzmat tak, aby równomiernie oświetlało całą powierzchnię twarzy. AB pryzmat rozpraszający. Aby określić kąt, pod jakim promienie wychodzą z pryzmatu pomiarowego, używany jest teleskop utworzony przez soczewkę. 6 i okular 9, światło wpada przez system pryzmatów widzenia bezpośredniego 5 . W tym przypadku wykorzystywana jest właściwość teleskopu polegająca na tym, że wpadające do niego promienie równolegle do jego osi są gromadzone w tylnym ognisku, gdzie umieszczona jest przezroczysta płytka 7 z przyłożonym do niego siatkowym celownikiem. Celownik dokładnie odpowiada fokusowi.
Ryż. 4. Droga promieni w refraktometrze przy pomiarze współczynnika załamania metodą padającej wiązki.
Konstrukcja optyczna urządzenia: 1-źródło światła, 2-kondensor, 3-pryzmat świecący, 4-pryzmat pomiarowy, 5-pryzmat widzenia bezpośredniego, 6-obiektyw lunety, 7-siatka z krzyżem nitek, 8-podziałka, 9-okular lunety , 10-okularowe pole widzenia.
Pryzmaty i luneta celownicza są sztywno połączone i można je obracać względem pryzmatu pomiarowego. Kąt obrotu jest mierzony na stałej skali 8, znajduje się we wspólnej płaszczyźnie ogniskowej obiektywu i okularu. Skala jest wyskalowana w zakresie współczynnika załamania badanego roztworu na podstawie wzoru (6). Obracając teleskop można ustawić jego oś równolegle do promieni załamanych na krawędzi Płyta CD pod kątem granicznym γ itp. W tym przypadku w polu widzenia okularu widoczne będą jasne i ciemne obszary, których granica będzie pokrywać się z celownikiem. Jasny obszar tworzą promienie załamane na krawędzi Płyta CD pod kątami mniejszymi niż granica, a ciemny obszar powstaje z powodu braku promieni biegnących pod kątami większymi niż granica. Na skali wskaże położenie granicy światła i cienia utworzonego przez promienie załamane pod kątem granicznym 8 pożądana wartość współczynnika załamania światła roztworu.
Źródło światła 1 nie jest monochromatyczny. W związku z tym, ze względu na rozproszenie zarówno badanej substancji, jak i materiału pryzmatu pomiarowego (zależność ich współczynników załamania od długości fali światła), granica światła i cienia obserwowana przez lunetę jest rozmyta i podbarwiona. Aby wyeliminować ten efekt, zastosowano pryzmaty widzenia bezpośredniego. 5 , formowanie kompensator dyspersji. Pryzmaty są zaprojektowane tak, aby promienie o długości fali λ D= 589,3 nm (średnia wartość długości fali sodu) nie odbiegała podczas przechodzenia przez nie. Gdy jeden pryzmat jest obracany względem drugiego, zmienia się ich całkowita dyspersja, co umożliwia skompensowanie różnicy kątów wyjścia promieni o różnych długościach z pryzmatu pomiarowego i skierowanie ich do teleskopu równolegle do promieni o długości fali λ D. W tym przypadku granica światła i cienia okazuje się ostra, bezbarwna i daje wartość współczynnika załamania światła badanego roztworu n D na długości fali λ D .
Refraktometria, wykonywana za pomocą refraktometrów, jest jedną z powszechnych metod identyfikacji związków chemicznych, ilościowych i analiza strukturalna, oznaczanie parametrów fizykochemicznych substancji.
Co to jest refraktometr?
Refraktometr - przyrząd optyczny, który mierzy współczynnik załamania światła w ośrodku. Refraktometria, wykonywana za pomocą refraktometrów, jest jedną z powszechnych metod identyfikacji związków chemicznych, analizy ilościowej i strukturalnej oraz określania parametrów fizykochemicznych substancji.
Działanie refraktometru opiera się na pomiarze współczynników załamania światła w różnych mediach. Jeśli gęstość substancji wzrasta, proporcjonalnie wzrasta jej współczynnik załamania światła (na przykład, gdy cukier rozpuszcza się w wodzie). Refraktometr odczytuje względną „masę” próbki w porównaniu z wodą destylowaną.
Skieruj refraktometr w kierunku naturalnego światła dziennego i spójrz przez okular. Zobaczysz okrągły obszar (pole) wyśrodkowany na dole. (Rysunek 1 przedstawia wagę bez płynu kalibracyjnego lub innego płynu). |
 |
Dokręć śrubę kalibracyjną, aż granica między górnym niebieskim obszarem a dolnym białym obszarem spotka się dokładnie na zerze. |
 |
 |
Obrazek 1 Ten rysunek ilustruje to, co możesz zobaczyć w okularze bez żadnego wzoru. Zauważ, że cała skala jest pomalowana na niebiesko. Podczas oglądania upewnij się, że używasz naturalnego światło dzienne. Nie należy wykonywać odczytów w obecności światła fluorescencyjnego. |
 |
Rysunek 2 Oto, co widzisz po skalibrowaniu refraktometru. Zwróć uwagę, że po prawidłowej kalibracji niebiesko-biała skala powinna znajdować się dokładnie na zero, gdy jako próbkę stosuje się wodę destylowaną. |
 |
Rysunek 3 Ten przykład pokazuje skalę pomiaru soku winogronowego. Widać, że miernik pokazuje 23% Brix, najwięcej odpowiedni czas zrobić wino! Po zakończeniu pomiaru wyczyść i osusz refraktometr. |
Konserwacja refraktometru
Dokładny pomiar zależy od starannej i prawidłowej kalibracji. Przypomnienie, że różnice między temperaturą otoczenia a temperaturą próbki zmniejszają dokładność odczytu. Pamiętaj, aby odczekać około 30 sekund przed wykonaniem odczytów.
Nie zanurzaj przyrządu w wodzie ani nie pozwól, aby woda dostała się do jego wnętrza.
Nie mierz tym przyrządem żrących lub żrących chemikaliów, ponieważ mogą one uszkodzić powłokę pryzmatu.
Czyść przyrząd między każdym pomiarem za pomocą miękkiej szmatki.
Refraktometr jest przyrządem optycznym. Wymaga ostrożnego obchodzenia się i przechowywania. Przy ostrożnym stosowaniu i prawidłowe przechowywanie to narzędzie zapewni niezawodne działanie przez wiele lat.
Temperatura powietrza podczas kalibracji powinna wynosić 20°C. Jednak wiele nowoczesne modele są dostępne z ATC (automatyczną kompensacją temperatury), dzięki czemu nie musisz się martwić o temperaturę powietrza podczas kalibracji i temperaturę próbki.
Źródła: www.grapestompers.com, www.patech.ru
Refraktometr to przyrząd optyczny przeznaczony do pomiaru stężenia roztworów, który opiera się na zjawisku załamania światła.
Refraktometria to metoda badania substancji oparta na wyznaczeniu wskaźnika (współczynnika) załamania (załamania) i niektórych jego funkcji. Refraktometria ( metoda refraktometryczna) służy do identyfikacji związków chemicznych, analizy ilościowej i strukturalnej, wyznaczania parametrów fizykochemicznych substancji.
Klasyfikacja :
1. Przemysłowy
2. Laboratorium
3. Przenośny cyfrowy
4. Przenośny podręczny
Przemysłowe i refraktometry laboratoryjne przeznaczony do badania substancji w laboratoriach naukowych i kontroli procesy technologiczne w produkcji. Oni mają wysoka precyzja wymiary, ale także stosunkowo duże rozmiary.
Przenośne refraktometryprzeznaczony do operacyjnej kontroli substancji w laboratorium, w produkcji lub w terenie. Z kolei przenośne refraktometry można podzielić na cyfrowe i ręczne.
Przenośne refraktometry cyfrowe są zwykle wyposażone w wyświetlacz ciekłokrystaliczny, na którym wyświetlane są zmierzone wyniki. Najczęściej mają też Dodatkowe opcje, takie jak jednoczesny pomiar gęstości i współczynnika załamania roztworu, konwersja wyników na różne jednostki miary, utrzymywanie temperatury próbki i tak dalej.
Ręczne (nie cyfrowe) refraktometry są zwykle bardziej kompaktowe i nie mają żadnych obwodów elektronicznych i baterii (z wyjątkiem niektórych modeli z podświetleniem), co sprawia, że są łatwe w użyciu do pomiarów nie tylko w produkcji, ale także w domu . Dziś takie refraktometry cieszą się dużą popularnością ze względu na swoją dokładność, łatwość obsługi, przenośność i niską przystępną cenę.
Na czym opiera się zasada działania refraktometru?
Zasada działania refraktometruopiera się na wykorzystaniu zjawiska załamania (załamania) strumienia świetlnego. Kiedy wiązka światła przechodzi z jednej substancji na drugą, odchyla się od kierunku prostoliniowego o pewien kąt. Stosunek kąta wejścia wiązki światła do substancji i jej kąta załamania na styku dwóch mediów nazywa się współczynnikiem (wskaźnik) załamania.
Na poniższym rysunku schematycznie przedstawiono strukturę typowego refraktometru. Głównym elementem optycznym refraktometru jest pryzmat, na który nakładana jest badana substancja. Pryzmat wykonany jest z materiału o wysokim współczynniku załamania.
Dzięki temu padające światło, przechodząc przez substancję i pryzmat, załamuje się pod wystarczająco dużym kątem. Dalej, poprzez system soczewek optycznych, światło wchodzi na skalę refraktometru (koło stopniowane). W zależności od kąta załamania wiązka światła jest wyższa lub niższa na skali urządzenia. Podświetlona część skali będzie wtedy jasna; część, na którą nie pada wiązka światła, będzie ciemna. Wartość kąta załamania światła zależy od składu roztworu i jego stężenia. W ten sposób poprzez położenie granicy między światłem a cieniem można jednoznacznie określić współczynnik załamania lub gęstość optyczną badanego roztworu.
Należy jednak pamiętać, że współczynnik załamania substancji zależy również od temperatury. Niektóre modele refraktometrów ręcznych uwzględniają wpływ temperatury za pomocą funkcji ATC (Automatic Temperature Compensation System). Wewnątrz ich ciała znajduje się bimetaliczna płyta. Kurczy się lub rozciąga w zależności od zmian temperatury. Płytka bimetaliczna jest połączona z układem optycznym refraktometru, płynnie przesuwając go wraz ze zmianami temperatury. Wielkość przesunięć jest obliczana tak, aby całkowicie skompensować wpływ temperatury na współczynnik załamania substancji. Kupując refraktometr, zwróć uwagę na obecność w nim funkcji ATC. W przypadku jego braku konieczne jest wykorzystanie specjalnych tabel do przeliczenia uzyskanych wartości w zależności od temperatury otoczenia.
Wykonywanie pomiarów
Przed wykonaniem pomiarów ręczny refraktometr musi zostać skalibrowany. Większość refraktometrów jest kalibrowana wodą destylowaną. Na główny pryzmat nakłada się pipetą kilka kropel wody, a następnie zamyka się szybkę ochronną. Jednocześnie należy uważać, aby woda szkło ochronne równomiernie pokrył powierzchnię pryzmatu, nie pozostawiając pęcherzyków powietrza. Następnie za pomocą śruby kalibracyjnej (lub w przypadku więcej proste modeleśruba kalibracyjna) na skali przyrządu jest ustawiona na 0.0. Po kalibracji pryzmat należy dokładnie przetrzeć miękką ściereczką (wskazane jest użycie ściereczki do soczewek okularowych, jej materiał nie uszkodzi soczewki refraktometru). Refraktometr jest teraz gotowy do pomiarów. Jeśli skala refraktometru nie zaczyna się od zera (0 to woda destylowana), to refraktometr jest kalibrowany przy użyciu specjalnego oleju.
Aby przeprowadzić pomiary, wykonuje się te same czynności, co podczas kalibracji, ale zamiast wody destylowanej na pryzmat urządzenia nanosi się roztwór testowy. Śruba kalibracyjna pozostaje w swoim pierwotnym położeniu. Po nałożeniu roztworu odczekać 30 sekund, aż temperatura roztworu wyrówna się z temperaturą instrumentu. Następnie refraktometr jest kierowany na źródło światła (światło dzienne lub żarówka) i dokonywane są odczyty.
Po wykonaniu pomiarów pryzmat należy ponownie przetrzeć miękką szmatką. refraktometr ręczny nie można opuścić do wody; może to spowodować przedostanie się wody do urządzenia i zaparowanie wagi. Nie mierzyć refraktometrem substancji twardych lub żrących, ponieważ mogą one uszkodzić powłokę pryzmatu. Nie należy również mierzyć bardzo gorących roztworów, ponieważ soczewka główna może odpaść. Dla większości refraktometrów temperatura graniczna to 50C.
Zastosowanie refraktometrów
Refraktometry szeroko stosowany w różne obszary ludzka aktywność. Oto niektóre z najczęstszych zastosowań refraktometrów:
1. kontrola jakości ;
2. oznaczenie udziału masowego rozpuszczalnych substancji stałych w przetworach owocowo-warzywnych;
W medycynie:
1. oznaczanie białka w surowicy krwi;
2. oznaczanie gęstości moczu, płynu podsiatkówkowego oka;
Refraktometr (rys. 2a) jest przeznaczony do pomiaru współczynnika załamania roztworów różne substancje. Zasada działania refraktometru przy pomiarze współczynnika załamania przezroczystych roztworów polega na pomiarze granicznego kąta załamania na granicy badanej cieczy i szklanego pryzmatu o znanym współczynniku załamania. Refraktometr składa się z dwóch pryzmatów: pomocniczego pryzmatu składanego (1) o matowym wykończeniu; twarz (2) i pryzmat pomiarowy (3). Pomiędzy nimi znajduje się cienka szczelina o grubości 0,1 mm, w którą umieszcza się kilka kropel badanej cieczy (4). Mierzy się graniczny kąt załamania na granicy pryzmatu do pomiaru cieczy. Wbudowany kompensator pozwala na wykonanie granicy światła - cienia czarno-białego po oświetleniu białym światłem. Odczytów dokonuje oko (7).
Refraktometr działa w następujący sposób. Wiązka światła przechodzi przez pomocniczy pryzmat składany (1) i jest rozpraszana na dolnej powierzchni (2). W tym przypadku promienie rozproszone rozchodzą się we wszystkich kierunkach, w tym równolegle do powierzchni pryzmatu pomiarowego (3) (rys. 26).
Ponadto promienie te są załamywane na granicy cieczy (4) - pryzmat pomiarowy (3) i po przejściu przez ten pryzmat (3) wchodzą do urządzenia (5). Jeśli granica jasnego cienia okazała się być kolorowa i zamazana, użyj kompensatora (6), aby uzyskać ostrą czarno-białą granicę. Konstrukcja czytnika pozwala, po przekręceniu specjalnej dźwigni, połączyć obwódkę światłocieni z markerem czytnika. W tym samym czasie znacznik pokazuje bezpośrednio wartości współczynnika załamania światła na wbudowanej skali .
Ryż. 2.a, b - schemat blokowy refraktometru: 1 - pomocniczy pryzmat składany z matową powierzchnią dolną (2); 3 - pryzmat pomiarowy; 4 - badana ciecz; 5 - urządzenie do czytania; 6 - kompensator; 7 - oko; b - schemat rozpraszania światła przez matową dolną powierzchnię (2) składanego pryzmatu
Urządzenie i przeznaczenie endoskopu
Endoskopia- medyczna metoda badania narządów jamy brzusznej ciała (np. pęcherza, przełyku, żołądka) poprzez bezpośrednie ich badanie poprzez wprowadzenie do nich specjalne narzędzia- tzw. endoskopy. Endoskop to właściwie mikroskop o niewielkim wzroście, przystosowany do wprowadzania do wnęki, czyli mający małą średnicę przy świetna długość rura.
Ryż. 3. Propagacja wiązki w światłowodzie
Obecnie szeroko stosowane są endoskopy elastyczne, w których do przesyłania obrazu nie stosuje się systemu soczewek, ale światłowody - szklane nici o średnicy 10-50 mikronów.
Światłowody elastyczne opierają się na zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia światła. Włókno szklane w światłowodzie jest otoczone osłoną wykonaną z innej substancji o niższym współczynniku załamania światła (rys. 3a). W rezultacie promienie padające na powierzchnię styku dwóch mediów pod kątem a > a pvo rozchodzą się wzdłuż rdzenia światłowodu bez jego opuszczania (rys. 36). W ten sposób światłowód umożliwia przepuszczanie światła do znaczne odległości zarówno ścieżki proste, jak i zakrzywione.
Za pomocą oddzielnego światłowodu o średnicy 5-20 mikronów wygodnie jest oświetlić wnęki, ale niewygodne jest uzyskanie obrazu obiektów. Dlatego z reguły obraz przedmiotów przenoszony jest za pomocą wiązki włókna szklanego złożonej z pojedynczych włókien.
