Refraktometer

Question 1

Lichtbrechung

Answer 1

Beim Druchgang durch de Grenzfläche zweier optisch verschiedener Medien ändertdas nicht senkrecht einfallende Licht seine Richtung, es wird gebrochen.

Question 2

Absolute Brechzahl

Answer 2

Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c) zu der im Medium (c₁):

n₁ = c/c₁

Question 3

Relative Brechzahl

Answer 3

Verhältnis der absoluten Brechzahlen zweier Medien:

n₂₁ = n₂/n₁

Question 4

Snellius-Descartes-Gesetz

Answer 4

an der Grenze von zwei Medien wird der Lichtstrahl so gebrochen, dass das Verhältnis der Sinuswerte von Einfallswinkel (α) und Brechungswinkel (β) gleich dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den beiden Medien (c₁, c₂) ist:
sin α / sin β = c₁/ c₂ = n₂₁

Dieses Verhältnis stimmt mit der relativen Brechzahl n₂₁ des zweiten Mediums gegenüber dem ersten Medium überein.

Question 5

Streifendes Licht

Answer 5

Sich entlang der Grenzfläche ausbreitendes Licht, dessen Einfallswinkel sich dem rechten Winkel nähert und im Grenzfall als 90° anzusehen ist.

Question 6

Grenzwinkel

Answer 6

Der zum streifenden Licht (Einfallswinkel _~90°) gehörende (größte) Brechungswinkel wird als Grenzwinkel (β_G) bezeichnet.

Question 7

Dispersion

Answer 7

Die Brechzahl hängt von der Frequenz des Lichtes bzw. der im Vakuum gemessenen Wellenlänge ab, so werden die farbigen Bestandteile des Lichtes beim Durchgang durch ein Prisma un einer Linse unterschiedlich gebrochen.

Question 8

Kompensator (Amici-Prismen)

Answer 8

Ein Prismensystem des Refraktometers, welches das in seine Farbkomponenten zerlegt (unscharfe) weiße Licht wieder vereient.

Question 9

Snelliuskreis

Answer 9

Enthält ein optisch dünneres Medium aus allen Richtungen einfallendes Licht, so wird in dem optisch dichteren Medium das gebrochene Licht nur in den Winkeln, die unter dem Grenzwinkel liegen, erscheinen. Die Abbildung dieses Lichtes ist eine helle Scheibe.

Question 10

Abbe-Refraktometer

Answer 10

Dies ist ein optsches Instrument zur Bestimmung der absoluten Brechzahl von geringen Mengen (einigen Tropfen) einer durchsichtigen Flüssigkeit. Es erlaubt Messungen der Konzentration von in Flüssigkeit gelösten Stoffen.

Question 11

Zusammenhang: Frequenz - Lichtgeschwindigkeit - Wellenlänge

Answer 11

c = f ^. λ, c₁ = f ^. λ₁, → λ₁/λ = c₁/c

(λ: Wellenlänge im Vakuum, λ₁: Wellenlänge im Medium

→ Die Frequenz des Lichtes (f) sowohl im Vakuum, als auch im Medium bleiben unverändert, die Wellenlänge (λ) nimmt jedoch ab, und zwar proportional zur Abnahme der Lichtgeschwindigkeit.

Question 12

mathematische Herleitung des Messprinzips des Refraktometers

Answer 12

Messprinzip: n₁= n₂ ^. sinβ_G

→ sinα/sinβ = n₂/n₁

→ 1/sinβ_G = n₂/n₁

Question 13

Wellenlängenbereich von weißem Licht

Answer 13

von ca. 400nm bis 800nm

Question 14

Brechzahlbestimmung von Flüssigkeiten möglich wenn…

Answer 14

die Brechzahl niedriger ist als die des Messprismas (in der Regel Flintglas mit hoher absoluter Brechzahl)

Question 15

Funktion der Okulare

Answer 15

• Teleskopokular: das Fadenkreuz wird scharfgestellt und durch drehen des Mess- und Beleuchtungsprismas die scharfe Grenzlinie so eingestellt, dass sie genau durch den Schnittpunkt verläuft
• Mikroskopokular: die Skala zum Ablesen der Brechzahl (oder Konzentration) wird scharf gestellt. Die Genauigkeit liegt bei +-1 bis 2 in der 4. Dezimalstelle

Question 16

Zusammenhang zwischen Konzentration und Brechzahl

Answer 16

Die Brechzahl gewisser Medien hängt von der Menge der im Lösungsmittel gelösten festen Stofffe, also der Konzentration, ab. Bei dünnen Lösungen ist diese Beziehung linear:

n₁ = n₀ + k^.c

→ n₁ bzw. n₀ sind die Brechzahlen der Lösung bzw. des Lösungsmittels, k die Konstante, *c *die Kozentration des gelösten Stoffes