이 기사에서는 굴절계가 무엇인지 설명합니다. 또한 굴절계의 부품이 무엇인지, 교정 방법 및 굴절계 작동 방법을 배우게 됩니다. 마지막으로 다양한 유형의 굴절계와 이러한 유형의 실험실 장비의 응용을 확인할 수 있습니다.
굴절계란 무엇입니까?
굴절계는 물질의 굴절률을 측정하는 데 사용되는 실험실 장비입니다.
또한 굴절계는 물질의 밀도를 결정하는 데 자주 사용됩니다. 굴절률을 통해 용액에 포함된 용질의 양을 알 수 있기 때문입니다.
매질의 굴절률은 파동이 해당 매질을 통과할 때 입사각이 어떻게 변하는지를 나타내는 값이라는 점을 기억하십시오. 일반적으로 Snell의 법칙은 굴절계에서 굴절률을 계산하는 데 사용됩니다.
굴절계의 발명자는 물리학자 Ernst Karl Abbe였습니다. 발명연도는 불분명하지만 굴절계는 이미 1869년에 사용되었다는 증거가 있습니다.
굴절계 부품
굴절계의 부품은 다음과 같습니다.
- 메인 프리즘 : 측정할 샘플을 배치하는 굴절계의 일부입니다.
- 뚜껑(Lid) : 시료를 놓기 위해 열어야 하고 측정을 수행하기 위해 닫아야 하는 뚜껑.
- 조정 나사 : 굴절계를 교정하기 위해 돌려야 하는 나사입니다.
- 거울관 : 굴절계에 의해 빛이 반사되는 관.
- Scale : 측정 스케일을 나타내는 부분.
- 접안렌즈 : 측정값을 읽는 굴절계의 일부입니다.
굴절계를 교정하는 방법
이제 우리는 굴절계의 정의와 동종 제품이 무엇인지 알았으므로 이러한 유형의 실험실 장비를 교정하는 방법을 살펴보겠습니다. 굴절계를 교정하는 것은 올바른 작동을 위해 필수적입니다.
- 프리즘과 굴절계 덮개를 청소합니다. 이 단계를 통해 샘플의 구성이 먼지로 인해 변경되지 않도록 할 수 있습니다.
- 프리즘에 증류수를 놓습니다.
- 굴절계 덮개를 닫습니다.
- 밝은/어두운 경계선이 0선과 일치할 때까지 나사를 돌립니다.
- 교정이 다음 측정에 영향을 미치지 않도록 굴절계를 다시 청소하십시오.
굴절계 사용 방법
이 섹션에서는 굴절계를 사용하는 방법을 살펴보겠습니다. 굴절계는 매우 섬세한 광학 장치이므로 주의해서 사용해야 한다는 점을 명심해야 합니다. 마찬가지로, 올바른 기능을 위해서는 매우 뜨거운 환경에 두거나 급격한 습도 변화를 겪지 않는 것이 좋습니다.
- 굴절계를 교정하거나 올바르게 교정되었는지 확인하십시오. 이전 섹션에서는 이를 수행하는 방법을 설명했습니다.
- 덮개를 들어 올리고 굴절계의 프리즘과 덮개를 청소하십시오. 이는 이전 샘플의 먼지나 잔류물이 분석할 샘플의 구성을 변경하는 것을 방지합니다.
- 주 프리즘 렌즈에 샘플 몇 방울을 떨어뜨립니다. 이렇게 하려면 점적기를 사용하는 것이 가장 좋지만 점적기 끝이 굴절계에 닿지 않도록 하십시오. 렌즈 전체를 샘플 방울로 덮어야 합니다.
- 굴절계 덮개를 닫습니다. 렌즈와 커버 사이에 기포나 공기 공간이 생기지 않도록 하세요.
- 굴절계를 통해 관찰합니다. 측정값을 더 잘 읽으려면 태양이나 빛을 향하는 것이 좋습니다.
- 측정값은 불투명한 북반구와 반투명한 남반구를 구분하는 선에 해당합니다.
- 분석된 샘플이 향후 측정에 영향을 미치지 않도록 굴절계 뚜껑을 올리고 렌즈를 청소하십시오.
매우 섬세한 장비이기 때문에 굴절계의 유지 관리는 측정값이 장기적으로 변경되지 않도록 매우 중요합니다. 이를 위해서는 각 측정 전후에 프리즘과 커버를 세척하고 건조하는 것이 좋습니다. 또한 충격을 피하기 위해 굴절계를 케이스에 넣어 안전한 장소에 보관하는 것이 가장 좋습니다.
아래에서는 굴절계의 작동 방식을 설명하는 비디오를 볼 수 있습니다.
굴절계의 종류
굴절계는 네 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.
- 휴대용 굴절계 : 측정값을 수동으로 읽는 휴대용 굴절계입니다. 이 유형의 굴절계는 실험실에서 가장 많이 사용됩니다.
- 디지털 굴절계 : 측정값을 판독할 필요 없이 측정값을 디지털 방식으로 자동 제공하는 굴절계입니다. 이러한 유형의 굴절계는 일반적으로 휴대가 가능합니다.
- 아베 굴절계(Abbe Refractometer) : 휴대용 굴절계보다 크고 정교한 탁상형 굴절계입니다. 다른 유형의 굴절계보다 정확도가 더 높은 경향이 있습니다.
- 온라인 굴절계 : 이 유형의 굴절계를 사용하면 측정 위치와 다른 위치에서 판독값을 얻을 수 있습니다. 센서는 생산 공정의 한 부분에 설치되지만 판독은 다른 시간에도 가능합니다.
- 레일리 굴절계 – 일반적으로 가스의 굴절률을 측정하는 데 사용되는 굴절계입니다.
굴절계는 어떤 용도로 사용되나요?
설명했듯이 굴절계는 용액의 굴절률을 측정하는 데 사용됩니다. 그런데 이 가치는 무엇을 위한 것인가? 이 섹션에서는 굴절계의 응용을 살펴보겠습니다.
굴절계의 가장 일반적인 용도 중 하나는 물질의 상대 밀도를 결정하는 것입니다. 예를 들어 의학에서는 소변의 상대적 밀도를 파악하여 소변의 질을 평가하는 데 사용됩니다.
반면, 보석학에서는 굴절률이 이러한 유형의 재료의 주요 특징 중 하나이기 때문에 그것이 어떤 유형의 보석인지 식별하는 데 굴절계가 사용됩니다.
일상 생활에 더 가까운 예로는 굴절계를 사용하여 물의 염도와 상대 밀도를 측정하는 해양 수족관이 있습니다.
마지막으로, 굴절계는 양조장에서 발효 과정 전에 용액의 밀도를 측정하는 데에도 사용됩니다.