Способ измерения показателя преломления

Методы определения показателей преломления

1) Определение светопреломления по способу призмы. Этот способ заключается в измерении отклонения от первоначального направления луча, при прохождении его через призму из данного тела, причем под призмой понимается пересечение двух граней кристаллов

угол А – преломляющий угол призмы, угол σ – угол отклонения луча призмы

n = sin ((A+σ)/2) / sin A/2 = sin i / sin r

угол А, угол σ – измеряются на гониометре – приборе, предназначенном для измерения углов между гранями кристаллов, а также для измерения углов различных призм.

2) Определение светопреломления по методу рефрактометра. Этот способ основан на явлениях полного внутреннего отражения на границе двух сред. В кристаллооптике используются кристаллорефрактометры с полушарием из стекла с высоким показателем преломления (1.8 – 1.9). На верхней плоской поверхности полушария прибора помещается капелька жидкости, а на нее сверху накладывается пластинка исследуемого вещества. С помощью рефрактометра определяют угол полного внутреннего отражения.

где n₁ – показатель преломления стекла, n₂ – показатель преломления жидкости, n – искомый показатель преломления.

Источник

Контрактное производство

Косметических средств, БАД к пище, фасовка пищевой продукции.

• Вы здесь:
• Возможности
• Качество
• Методики и тесты
• Методика определения показателя преломления

Методика определения показателя преломления

Преломление или рефракция — это явление, при котором происходит изменение направленности луча света, или иных волн, когда они переходят границу, разделяющую две среды, как прозрачные (пропускающие эти волны), так и внутри среды, в которой непрерывно изменяются свойства.

С явлением преломления мы сталкиваемся довольно часто и воспринимаем обыденным явлением: можем увидеть, что палочка, находящаяся в прозрачном стакане с окрашенной жидкостью, «переломлена» в месте раздела воздуха и воды (рис. 1). При преломлении и отражении света во время дождя мы радуемся, увидев радугу (рис. 2).

Рис. 1. Палочка, «переломленная» в стакане с окрашенной жидкостью	Рис. 2. Радуга

Показатель преломления — важная характеристика вещества, связанная с его физико-химическими свойствами. Он находится в зависимости от значений температур, а также от длины световых волн, при которых проводится определение. По данным контроля качества в растворе на показатель преломления влияет концентрация растворенного в нем вещества, а также природа растворителя. В частности, на показатель преломления кровяной сыворотки влияет количество белка, содержащегося в ней.Это происходит из-за того, что при разной скорости распространения световых лучей в средах, имеющих различную плотность, их направление изменяется в месте раздела двух сред. Если мы разделим световую скорость в вакууме на световую скорость в исследуемом веществе, получится показатель преломления абсолютный (индекс рефракции). Практически определяется показатель преломления относительный ( n ), представляющий собой отношение световой скорости в воздухе к световой скорости в исследуемом веществе.

Количественно показатель преломления определяют, используя специальный прибор — рефрактометр.

Рефрактометрия — один из наиболее легких методов физического анализа и может применяться в лабораториях контроля качества при производстве химической, пищевой, биологически активных добавок к пище, косметической и других видов продукции с минимальными затратами времени и количества исследуемых проб.

Конструкция рефрактометра основана на том, что лучи света полностью отражаются, когда переходят через границу двух сред (одна из них – это призма из стекла, другая – исследуемый раствор) (рис. 3).

Рис. 3. Схема рефрактометра

От источника (1) световой луч падает на зеркальную поверхность (2), затем, отражаясь, переходит в верхнюю призму осветительную (3), потом в нижнюю призму измерительную (4), которая изготовлена из стекла, обладающего большим показателем преломления. Между призмами (3) и (4) с помощью капилляра наносят 1–2 капельки пробы. Чтобы не нанести призме механических повреждений, необходимо не касаться капилляром ее поверхности.

В окуляр (9) видят поле с перекрещенными линиями, чтобы установить границу раздела. Перемещая окуляр, точку пересечения полей нужно совместить с границей раздела (рис. 4).Плоскость призмы (4) играет роль границы раздела, на поверхности которой преломляется световой луч. Так как лучи рассеиваются, граница света и тени получается расплывчатой, радужной. Это явление устраняется компенсатором дисперсии (5). Затем луч пропускается объективом (6) и призмой (7). На пластине (8) имеются штрихи визирные (две прямые линии, пересеченные крестообразно), а также шкала с показателями преломления, которая наблюдается в окуляр (9). По ней и отсчитывается показатель преломления.

Рис. 4. Окуляр рефрактометра слева – шкала показаний преломления; справа – шкала процентного содержания сухих веществ; между призмами находится вода дистиллированная.

Линия раздела границ полей будет соответствовать углу внутреннего полного отражения, зависящего от показателя преломления пробы.

Рефрактометрия применяется с целью установления чистоты и подлинности вещества. Этот метод применяется также, чтобы при контроле качества определить концентрацию веществ в растворах, которую вычисляют по градуировочному графику (график, показывающий зависимость показателя преломления пробы от ее концентрации).

В компании «КоролёвФарм» показатель преломления определяется согласно утвержденной нормативной документации при входном контроле сырья, в экстрактах собственного производства, а также при выпуске готовой продукции. Определение производится квалифицированными сотрудниками физико-химической лаборатории с помощью рефрактометра ИРФ – 454 Б2М.

Если по результатам входного контроля сырья показатель преломления не соответствует необходимым требованиям, отделом контроля качества оформляется Акт о несоответствии, на основании которого данная партия сырья возвращается поставщику.

Методика определения

1. Перед началом измерений проверяется чистота поверхностей призм, соприкасающихся между собой.

2. Проверка точки нуля. На поверхность призмы измерительной наносим 2÷3 капли воды дистиллированной, осторожно закрываем призмой осветительной. Открываем осветительное окошко и, применяя зеркало, устанавливаем световой источник в наиболее интенсивном направлении. Вращая винты окуляра, получаем в его поле зрения четкое, резкое разграничение темного и светлого полей. Вращаем винт и наводим линию тени и света так, чтобы она совпала с точкой, в которой пересекаются линии в верхнем окошке окуляра. На вертикальной линии в нижнем окошке окуляра видим нужный результат – показатель преломления воды дистиллированной при 20 ° С (1,333). Если показания другие, устанавливаем винтом показатель преломления на значение 1,333, и с помощью ключа (снять винт регулировочный) приводим границу тени и света к месту точки пересечения линий.

3. Определяем коэффициент преломления. Приподнимаем камеру призмы осветительной и бумагой фильтровальной или салфеткой марлевой снимаем воду. Далее наносим 1-2 капли испытуемого раствора на поверхность призмы измерительной и закрываем камеру. Вращаем винты до момента, пока границы тени и света не совпадут с точкой пересечения линий. На вертикальной линии в нижнем окошке окуляра видим нужный результат – показатель преломления исследуемой пробы. Производим подсчет коэффициента преломления по шкале в нижнем окошке окуляра.

4. Используя градуировочный график, устанавливаем взаимосвязь между концентрацией раствора и показателем преломления. Чтобы построить график необходимо приготовить стандартные растворы нескольких концентраций, используя препараты химически чистых веществ, измерить их показатели преломления и отложить полученные значения на оси ординат, на оси абсцисс отложить соответствующие концентрации растворов. Необходимо выбирать интервалы концентраций, при которых между концентрацией и показателем преломления наблюдается зависимость линейная. Измеряем показатель преломления исследуемой пробы и с помощью графика определяем его концентрацию.

5. После завершения определения промываем камеры водой дистиллированной и вытираем досуха салфеткой или бумагой фильтровальной, закладываем между камерами прокладку, используя тонкий слой ваты.

В компании «КоролёвФарм» производится поверка рефрактометра в региональном органе метрологической государственной службы с периодичностью, установленной нормативной документацией. Это способствует обеспечению точности измерений и имеет важнейшее значение для процесса контроля качества и для выпуска безопасной и качественной продукции.

Источник

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА «Способы определения показателей преломления прозрачных и слабо прозрачных жидкостей в учебном эксперименте»

Ярославский промышленно-экономический колледж ,

Способы определения показателей преломления прозрачных и слабо прозрачных жидкостей в учебном эксперименте

Ситников Кирилл (15 БИО)

Постникова Валерия (15 БИО)

Зубов Вадим (15 АТП)

Звягина Дарья (15 АТП)

Чернышева Анна (15 АТП)

Преподаватель физики высшей категории, к.ф.-м.н.

Преподаватель физики высшей категории

Л.Б. Кулдавлетова а

Актуальность проекта . Измерение показателя преломления оптически прозрачных твердых тел не представляется достаточно затруднительным. Самый известный метод определения показателя преломления, используемый в школе, достаточно прост, не требует специального оборудования и основан на законах преломления светового луча в среде. Измерение показателя преломления твердых тел также изучено и основано на поляризации электромагнитной волны при отражении и преломлении. Определения показателя преломления жидкости в большинстве своем требует специального оборудования. Знание данного оптического параметра широко используется от пищевой промышленности до медицины.

Мы предлагаем несколько простых методов для определения показателя преломления жидкости, которые можно легко повторить, и они не требуют специального оборудования.

Цель данного исследования : Предложить способы определения показателя преломления жидкостей. Экспериментальным путем проверить их физическую состоятельность.

Измерение показателя преломления жидкости с помощью циркуля и линейки

Определение показателя преломления жидкости с помощью дифракционной решетки

Определение показателя преломления жидкости с помощью плоского зеркала

Определение показателя преломления жидкости с помощью вогнутого зеркала

Определение показателя преломления жидкости с помощью полного отражения света

Источник

Способ измерения показателя преломления

СТЕКЛО И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НЕГО

Методы определения оптических характеристик. Определение показателя преломления

Glass and glass products. Methods for determining the optical characteristics. Determination of the refractive index

Дата введения 2015-01-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Институт стекла»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14.11.2013 N 44-2013)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 N 1988-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32540-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на стекло и изделия из него (листовое бесцветное стекло, закаленное стекло, термоупрочненное стекло, листовое окрашенное в массе стекло и т.д.) (далее — стекло) и устанавливает метод измерения показателя преломления с помощью рефрактометра Аббе. Метод, установленный в настоящем стандарте, применяют при проведении исследовательских, квалификационных, типовых, сертификационных, периодических и других видах испытаний.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 18300-87 Спирт этиловый ректификованный технический. Технические условия

ГОСТ 28498-90 Термометры жидкостные стеклянные. Общие технические требования. Методы испытаний

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применен следующий термин с соответствующим определением:

3.1 показатель преломления: Мера оптической плотности среды, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде.

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

— показатель преломления на длине волны *;

* Текст документа соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы данных.

— угол преломления измерительной призмы;

— предельный угол выхода луча.

5 Сущность метода

Метод основан на явлении полного внутреннего отражения и определении угла выхода луча, проходящего из образца в измерительную призму, обладающую по сравнению с образцом большим показателем преломления, как показано на рисунке 1.

6 Испытательное оборудование и средства измерений

6.1 Испытательное оборудование состоит из рефрактометра, удовлетворяющего следующим требованиям:

— длина волны, при которой производят измерения — 546,07 или 589,29 нм;

— диапазон измеряемых значений показателя преломления — 1,20-1,70;

— предельный угол разрешения зрительной трубки — не более 0,5′;

— цена деления по шкале показателей преломления — 0,001.

6.2 Источником излучения для рефрактометра со шкалой показателей преломления и компенсатором является лампа накаливания или спектральная лампа с фильтром, выделяющим заданную длину волны или дневной свет.

6.3 Иммерсионная жидкость, используемая при измерении, с показателем преломления, отличающимся от показателя преломления стекла не более чем на 0,02.

6.4 Средства измерений

Термометр по ГОСТ 28498 с погрешностью измерения не более 2 °С и диапазоном, обеспечивающим измерение до 100 °С.

Гигрометр по нормативным документам с погрешностью измерения ±3%.

6.5 Испытательное оборудование и средства измерений должны быть поверены, откалиброваны или аттестованы.

7 Отбор и подготовка образцов

7.1 Порядок отбора и количество образцов стекла для испытаний устанавливают в нормативных документах на испытываемые стекла или в договоре на проведение испытаний.

7.2 Размеры образцов стекла для испытания устанавливают в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации рефрактометра.

7.3 Геометрические размеры образцов контролируют с помощью средств измерения по методикам, приведенным в нормативных документах на испытываемое стекло.

7.4 Образцы стекла должны иметь форму плоскопараллельной пластины с углом между рабочими гранями 90°±10°.

7.5 Рабочие поверхности образца должны быть тщательно очищены от загрязнений. Допускается для этого использовать этиловый спирт по ГОСТ 18300 или спирто-эфирную смесь по нормативным документам.

7.6 Перед началом измерения образцы должны быть выдержаны в рабочем помещении в течение времени, достаточного для того, чтобы они приняли температуру окружающего пространства.

8 Условия проведения измерения

8.1 Измерения проводят в затемненном рабочем помещении во избежание попадания на приемник излучения прямых световых потоков.

8.2 Измерения проводят при температуре (20±5) °С и относительной влажности воздуха от 40% до 70%.

9 Проведение испытания

9.1 Установку образца и измерение показателя преломления проводят в соответствии с инструкцией по эксплуатации рефрактометра.

9.2 По шкале показателей преломления снимают непосредственно показатель преломления.

10 Обработка результатов испытаний

Результаты измерений вносят в журнал, форма которого утверждена в установленном порядке, и в документ на поставку продукции (паспорт).

11 Оформление результатов испытаний

Результаты испытания оформляют протоколом, в котором приводят следующие данные:

— наименование документа («Протокол испытаний»);

— идентификацию протокола испытаний (номер, дата), а также идентификацию на каждой странице, чтобы обеспечить признание страницы, как части протокола испытаний и кроме того идентификацию конца протокола испытаний;

— наименование испытательного центра (лаборатории) и номер аттестата аккредитации, его юридический адрес и контактный телефон;

— наименование, юридический адрес организации — заказчика испытаний;

— наименование, юридический адрес организации — изготовителя образцов (если он известен);

— наименование продукции, маркировку (если есть) и нормативные документы на объект измерений;

— нормативный документ, в соответствии с которым проводят измерения продукции (обозначение настоящего стандарта);

— сведения об отборе образцов;

— результаты измерений, оформленные в виде таблицы;

— дату проведения измерений;

— подписи руководителя испытательной лаборатории и испытателя, печать испытательного центра (лаборатории).

УДК 661.1:620.163.4:006.354 МКС 81.040.01

Ключевые слова: показатель преломления, стекло, средства измерений, проведение испытаний, оценка результатов

Электронный текст документа

подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:

Источник