Оптическая схема прибора

В данной работе для определения концентрации раствора применяется интерференционный рефрактометр Рэлея ИТР-2.

Принцип действия интерферометра основан на явлении интерференции света от двух параллельных щелей, в результате которой образуется интерференционная картина. Оптическая схема прибора приведена на Рис. 1 (вид сверху) и Рис. 2(вид сбоку).

Лучи от источника света – лампы накаливания (Л), пройдя через конденсатор (С), полупрозрачным зеркалом (З₁) направляются на щель (Щ), которая находится в фокальной плоскости объектива (О). Из объектива (О) лучи выйдут параллельным пучком, при этом часть лучей пройдет через двухкамерную кювету (К), а другая часть под этой кюветой. После отражения от зеркала (З₂) лучи света, возвращаются обратно и в фокальной плоскости окуляра зрительной трубы (Ок) образуют две интерференционные системы вертикальных полос, расположенных одна над другой. Нижние лучи, проходящие под кюветой, образуют нижнюю неподвижную систему интерференционных полос. Верхние лучи проходят сквозь соответствующие кюветы и образуют верхнюю систему полос. В случае, когда обе кюветы залиты одинаковой жидкостью, оптическая разность хода лучей равна нулю, и верхняя система полос совпадает с нижней, неподвижной (Рис. 3 а). Если же одна из камер кюветы залита растворителем, а другая – раствором, то верхняя система полос сдвинута относительно нижней на число полос, зависящее от разности показателей преломления (n ‑ n_эт) (Рис. 3 б). Таким образом, неподвижная система полос является указателем для подвижной системы.

На зрительной трубе со стороны объектива (внутри кожуха) жестко крепится узел компенсатора (П на Рис. 2 а и 2 б).

Компенсатор состоит из трех плоскопараллельных пластинок. Две из них – верхние – укреплены на общей оси вращения под некоторым углом друг к другу (Рис. 4). Нижняя плоскопараллельная пластинка образует с верхними линию раздела между подвижными и неподвижными системами интерференционных полос. Верхние пластины располагаются на пути световых лучей 1 и 2, прошедших через левую и правую камеры кюветы и вносят некоторую разность хода. Поворачивая компенсатор вокруг оси ОО, можно создать такую разность хода лучей 1 и 2, которая скомпенсирует разность хода, вызванную смещением интерференционных полос, и подвижная система полос вернется в нулевое положение.

Смещение нулевых полос подвижной интерференционной картины относительно неподвижной осуществляется микрометрическим винтом, связанным с устройством, поворачивающим компенсатор. Повороту на одно деление микрометрического барабана соответствует смещение на определённую долю полосы (указанную в паспорте прибора). Таким образом, по числу делений К барабана, при котором наблюдается компенсация, можно определить число полос N и по формуле (3) рассчитать разность показателей преломления n–n _эт. Для определения концентрации можно воспользоваться зависимостью (1), связывающей концентрацию С с разностью показателей преломления, построить калибровочную кривую К=К(С), а затем по этой кривой и показаниям барабана, соответствующим компенсации, определить концентрацию С, что и требуется сделать в данной работе.

Двухкамерная кювета (см. инструкцию к прибору) с исследуемыми жидкостями помещается в термокамеру, служащую для уравнивания температур и снабженную мешалкой и термометром. В дно термокамеры ввернут кран, через который сливается термостатирующая жидкость (вода). Для удобства наблюдения за интерференционной картиной и одновременного снятия отсчетов по шкале барабана, на зрительной трубе со стороны окуляра крепится лупа в оправе.