Теоретические основы рефрактометрического метода анализа. Показатель преломления, его зависимость от различных факторов.

Рефрактометрический анализ основан на определении концентрации веществ по показателю преломления света. Когда луч света переходит из одной прозрачной среды в другую, на границе этих сред направление его меняется, то есть луч преломляется. Отношение синуса угла падения луча к синусу угла его преломления принято называть показателем преломления   n=sinA/sinB. Показатель преломления n - постоянная для каждого вещества величина - находят по отношению к воздуху, то есть при падении света на преломляющую среду из воздуха. Но отдельные световые лучи, входящие в состав белого света, преломляются различно. Поэтому показатель преломления зависит от длины волны падающего света: с увеличением длины волны величина n уменьшается. Вследствие этого показатель преломления вещества определяют в монохроматическом свете, дающем излучение с определённой длиной волны. В обозначение найденного показателя преломления обычно вводят индексы, показывающие, при какой длине волны света выполнялось измерение. Величина показателя преломления каждого вещества зависит от температуры, поэтому в обозначение его помимо индекса вводят надстрочный показателем температуры в момент измерения.

Приборы используемые для определения показателя преломления веществ называются рефрактометрами. Но измерение с их помощью показателя преломления на границе воздух-жидкость технически не удобно. Поэтому в рефрактометрах обычно измеряют углы падения и преломления света на границе жидкость-стекло. При этом пользуются так называемым методом предельного угла, сущность которого состоит в следующем. Если лучи света с большим показателем преломления n1 попадает в среду с меньшим показателем преломления n2, зависимость между ними выражается уравнением: n1sinA=n2sinB=const. С увеличением угла падения, постепенно увеличивается угол преломления и наступает момент, когда угол преломления достигает 90◦ , следовательно луч света уже не входит во вторую среду, а только скользит по поверхности раздела. Такое явление называют полным внутренним отражением света. Угол падения луча, при котором оно наблюдается называется предельным углом a2. Поскольку предельному углу соответствует угол падения луча равному 90◦ , оказывается, что и уравнение приобретает вид n1/n2=1/sinA2. Следовательно, зная показатель преломления одной среды и измерив предельный угол полного внутреннего отражения, можно определить показатель преломления другой среды, например, раствора, анализируемого на содержание растворённого вещества. Этот принцип используют в рефрактометрах многих конструкций, где средой с известным показателем преломления служит призма из специальных сортов стекла, на которой и наносят анализируемый раствор.

Скорость распространения света в разных средах различна. Этим обстоятельством объясняется явление преломления света, т. е. отклонения световых лучей от первоначального направления на границе раздела двух сред. Преломление света оценивается абсолютным и относительным показателями преломления света.

Абсолютным показателем преломления света (N) для данного вещества называют отношение скоростей света в накууме (Гв) и в данной среде.  Так как скорость света в вакууме больше скорости света в любой другой среде, то N всегда больше единицы.