РЕФРАКТОМЕТР

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

СҰЛТАНОВ БЕКАЛЫ

ЖМ 19-012-1К

МЕДИЦИНАЛЫҚ ФИЗИКА

РЕФРАКТОМЕТР

Рефрактометр - қатты, сұйық және газ тәрізді заттардың сыну көрсеткіштерін зерттейтін құрал. Заттың сыну көрсеткішін (n) біле отырып, оған химиялық анализ (талдау) жасауға болады.

1-сурет. Жарықтың толық шағылуы мен Рефрактометрдің жұмыс істеу схемасы

Рефрактометрия әдісі халық шаруашылығының көптеген саласында қолданылады. Мысалы шахта ауасының құрамындағы қопарылыс қаупі бар метан газының мөлшерін анықтауға осы әдіс пайдаланылады. Рефрактометрия әдісі тамақ өнеркәсібінде майлардың және т. б. заттардың сапасын тексеруге, геологияда минералдардың сапасын, ауыл шаруашылығында қант қызылшасының, помидордың пісу дәрежесін анықтауға, медицина мен мал дәрігерлігінде асқазан сөлін, қан мен зәр құрамын тексеру үшін пайдаланылады.

Рефрактометрлердің жұмысы мына әдістерге негізделген:

1) жарық екі ортаның шекарасынан өткенде оның сыну бұрышын тікелей өлшеу; 2) толық ішкі шағылу құбылысына негізделген әдіс; 3) интерференциялық әдіс; 4) Френель формулаларына сүйеніп сыну бұрышын табу әдісі; 5) көлеңке әдісі. Осының ішінде кеңірек таралғаны бастапқы үш әдіс болғандықтан біз солардың екінші әдісіне толық ішкі шағылу құбылысын қарастырамыз. Екі орта, айталық су мен ауаны алайық. Судың сыну көрсеткішін n ₂ деп, ауаның сыну көрсеткішін n ₁ деп белгілейік. (1-сурет)

Жарық сәулесі судан ауаға өтсін делік. 0 нүктесіне түскен 1-сәуле жартылай шағылады да 01" бағытымен ке-теді, ал жартылай екінші ортаға (ауаға) 01 ¹ етеді. Түсу бұрышын α ₁ , ал сыну бұрышын γ ₁ деп белгілейік. Дәл осындай жағдай 2-сәуледе де қайталанады. Ал 3 сәуле 0 нүктесіне келіп түскенін, оның біразы екінші ортаға өтпей, екі ортаның шекарасымен жылжиды. Ол-03'. Ал, екінші бөлігі шағылып 03" бағытымен кетеді. Осы кезде сыну бұрышы γ ₃ =90° тең болады. Міне, осы бұрышты (α ₃ ) толық ішкі шағылу бұрышы деп атайды. Немесе шекті бұрыш деп атайды. Енді 4 сәулені қарастырайық. Бұл сәуленің түсу бұрышы (α ₄ ) шекті бұрыштан (α ₃ ) көп. Олай болса, бұл сәуле . 0 нүктесінде екінші ортаға (ауаға) қарай өтпей толық бірінші ортаға (суға) шағылып кетеді. Бұл құбылысты толық ішкі шағылу деп атайды. Жарық оптикалық тығыздығы көп ортадан (n ₂ ) оптикалық тығыздығы аз ортаға (n ₁ ) өткенде толық ішкі шағылу құбылысы байқалады.

Рефрактометр негізгі екі призмадан тұрады: ABC, А ₁ В ₁ С ₁ . Бұл призмалар сыну көрсеткіші n=1, 72 тең болатын шыныдан жасалынады. Осы екі призманың ортасына зерттелетін сұйық тамызылады. Содан соң призманы біріне-бірін беттестіріп жабады. Сонда екі призманың ортасында қалыңдығы 0, 02 мм болатын сұйық тұрады. Жарық сәулесі А ₁ В ₁ С ₁ призманың А ₁ В ₁ қырына түседі де, одан өтіп призманың А ₁ В ₁ қырына жетеді. Призманың А ₁ В ₁ қыры сұйықпен беттесіп тұр. Призманың бұл қыры (А ₁ В ₁ ) жарықты өзінен өткізбейді, қайта оны шашыратады. Сөйтіп жарық сәулесі сұйықтан шашырап отырып екінші призманың (ABC) АВ қырына әр түрлі бұрышпен келіп түседі. Призманың АВ қырына түсіп тұрған 1, 2, 3 сәулелерінің түсу бұрыштары әр түрлі. Тек 3 сәуленің түсу бұрышы ғана 90° тең, қалған екеуі одан кіші бұрышпен келіп түседі. Екі призмадан өтіп келген сәулелерді рефрактометрдің трубасымен бақылауға болады. Сонда оның бір жағының жарық, екінші жағының қараңғы екенін байқаймыз. Міне, осы кездегі өлшеніп алынған бұрыш шекті бұрыштың мәнін көрсетеді. Ал рефрактометрдің трубасының ішінен зерттелетін сұйықтың сыну көрсеткішін тауып алуға болады.

Рефрактометрия. Екі түрлі оптикалық ортадағы жарық сәулесінің сынуы - рефракция деп аталады. Бұл әдісте аналитикалық сигнал ретінде - сыну көрсеткіші (n) қолданады.

Рефрактрометриялық әдіс жетістіктері: оның қарапайымдылығы, жылдамдығы, жоғары дәлдікпен өлшеуі болып саналады.

Рефрактрометрияны биологиялық тамақ өнімдерін, дәрілерді жасауда және олардың физикалық мәндерін анықтағанда пайдаланады. Сыну көрсеткіші деп түскен жарықтың синус бұрышын шағылысқан жарықтың синус бұрышына қатынасын айтады. Берілген ортаның тығыздығына және сәуле бағытына байланысты сыну көрсеткіш екі түрлі болады.

Рефрактометрия (латынша Refractus - сынған және . . . метрия) - оптикалық сәуле шығару спектрінің әр түрлі телімдерінде қатты, сұйық және газ тәрізді орталардың сыну көрсеткішін (n) өлшеудің әдістері мен құралдарына арналған оптикалық техниканың бөлімі.

Рефрактометрияның негізгі әдістері:

1) екі ортаның шекарасы арқылы өткен жарықтың сыну бұрышын тікелей өлшеу әдістері;

2) жарықтың толық іштей шағылу құбылысына негізделген әдістер;

3) интерференциялық әдістер. Рефрактометрия заттың құрамы мен құрылымын анықтау үшін физикалық химияда, сондай-ақ химия, фармацевтика, тамақ, т. б. өнеркәсіп салаларында әр түрлі өнімдердің сапасы мен құрамын бақылау үшін кеңінен қолданылады.

Рефрактометрия әдістері аэро- және гидродинамикалық зерттеулерде қатты үлгілер мен сұйықтықтардың әртектілігін тексеру үшін пайдаланылады. Рефрактометрия оптикалық өнеркәсіпте ерекше рөл атқарады, өйткені n мен шынының және т. б. оптик. материалдардың дисперсиясы олардың маңызды сипаттамалары болып табылады.

Рефрактометрлік анализдеу әдісі. Бұл әдіс жарық сәулесінің бір ортадан екінші ортаға өткен кездегі сыну көрсеткішін өлшеуге негізделген. Теориялық эксперимент түрде мына тәуелділік қойылған: f(n) = r • р, мұндағы n - анализденетін заттың сыну көрсеткіші; p=m/V коицентрацияға тәуелді ерітіндінің тығыздыгы; r - меншікті рефракция. Меншікті рефракция заттың табиғатына тәуелді, мына қатынаспен табылады: r= n ² -1 / n ² +2 • 1/p

R=r • M, мұндағы R - мольдік рефракция.

Мольдік рефракация заттың кұрылысын анықтаған кездегі маңызды аналитикалық параметр болып келеді. Мольдік рефракция аддитивтілік ережесіне бағынады, яғни қоспаның мольдік рефракциясы құраушылардың мольдік рефракцияларының қосындысына тең, ал зат үшін - атомдардың, функционалды топтардың немесе байланыстардың мольдік рефракцияларының қосындысына тең. Атомның, топтардың рефракциялары немесе байланыс рефракциясы анықтамалық әдебиетте келтіріледі.

Рефрактометрлік талдау аспаптары

Сыну көрсеткіштерін рефрактометрде өлшейді. Бірінші рефрактометрді 1756 жылы М. В. Ломоносов құрастырған.

Кең таралған Аббе немесе Пульфрих рефрактометрлері шекті сыну бұрышын өлшеуге негізделген. Прибордың негізгі бөлігі сыну көрсеткіші N белгілі өлшегіш призма. Жарық көзі - сызықты спектр беретін натрийлік не газ разрядты (сутектік не сынаптық) түтік. Жарық сәулесі 7 өлшегіш призманың 3 енетін жағындағы АВ қабырғасына орналасқан астаушаға 2 түседі және ондағы призма 3 зерттелетін сұйықпен оптикалық тұрғыдан түйісетін шекаралық бет міндетін атқарады. Онда сыну және толық ішкі шағылысу құбылысы жүреді. Призманың шығатын ВС қабырғасында сынғаннан кейін ВС ауа арасында, ВС қабырғасына тік тура сызықпен α_2(β) бұрышын жасайды. Егер