Measuremnet of refractive indices Atlas of Optical Crystallography Measuremnet of refractive indices Olaf Medenbach Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik Ruhr-Universität Bochum 44780 Bochum, Germany olaf.medenbach@rub.de © by Olaf Medenbach

Elektromagnetisches Spektrum

Fraunhofersche Linien in Sonnenspektrum Absorptionsspektrum

Spektrum einer Leuchtstoffröhre Emissionsspektrum

Brechungsindex n = , n > 1, dimensionslos c0 cStoff Definition des Brechungsindex als Verhältnis von Lichtgeschwindigkeiten. Bedeutung des Brechungsindex als physikalische Stoffkonstante (Diagnose, chemische Zusammensetzung der Probe, Bildungsparameter). Prinzipielle Möglichkeiten der Bestimmung des Brechungsindex: Geschwindigkeitsdifferenz Streckendifferenz von Wellenzügen: Interferenzmikroskopie Snelliussches Brechungsgesetz. Notwendigkeit der Richtungsabhängigkeit der Messung bei anisotropen Kristallen. Präzision der Messung. n = , n > 1, dimensionslos c0 cStoff

a b Snelliussches Brechungsgesetz 1618 c1, n1 c2, n2 c1 c2 = n2 n1 sin a sin b Willebrord Snell Astronom und Mathematiker (1580-1626)

Johannes Kepler Mathematiker und Astronom (1551-1630) Brechungsindexbestimmung aus dem Schattenwurf Dioptrik, 1611

Dispersion des Lichts

Minimalablenkung am Prisma Dispersion des Lichts w d dmin. Für die Messung anisotroper Kristalle muss ein Hauptschnitt oder mindestens ein Hauptbrechungsindex in der Symmetrieebene des Prismas liegen. w + d 2 n = sin w a

Minimalablenkung am Prisma Goniometer nach Malus-Babinet, Fa. Fuess, Berlin, ca. 1875 Spektralapparat nach Kirchhoff-Bunsen, Fa. Becker, London, ca. 1900

Jelley Refraktometer

Grenzwinkel der Totalreflektion n1< n2 n1 n1= n2 • sin bkrit bkrit n2

Totalreflektometer nach Wollaston (1802) William Hyde Wollaston Arzt, Physiker und Chemiker (1766-1828)

Konstruktion nach Liebisch, Fa. Fuess, Berlin, ca. 1900 Totalreflektometer Konstruktion nach Liebisch, Fa. Fuess, Berlin, ca. 1900

Totalreflektometer Konstruktion nach Kohlrausch, Fa. Apel, Göttingen, ca. 1900 Konstruktion nach Kohlrausch, Fa. Fuess, Berlin, ca. 1900

Totalreflektometer (Halbkugelrefraktometer) Konstruktion nach Herbert Smith, Fa. Swift, London, ca. 1900 Konstruktion nach Bertrand, Fa. Wehrlein, Paris ca. 1880

Konstruktion nach Abbe, Fa. Zeiss, Jena, ca. 1900 Totalreflektometer Konstruktion nach Abbe, Fa. Zeiss, Jena, ca. 1900 Ernst Abbe, 1840 - 1905

Totalreflektometer nach Abbe

„Abbemat“, Fa. Kernchen, Seelze Totalreflektometer Bezeichnung Einheit 1 Brechungsindex  nD 2 Brix  % mas 3 Glukose 4 Fruktose 5 Invertzucker % mas 6 HFCS 7 Honig Wassergehalt 8 °Oechsle  °Oe 9 °Klosterneuburg °KMW 10 ZEISS (Wasser=14.45) Z 14.45 11 ZEISS (Wasser=15.00) Z 15.00 12 Butter Fettgehalt 13 Butter Iodzahl IZ 14 Milch Fettgehalt 15 Salzgehalt 16 Frostschutz Glykol °C, °F 17 FSII - ASTM D 5006 % vol 18 Serum Protein 19 Serum Trockensubstanz 20 Urin Spezifisches Gewicht  g/ml 21 Urin Trockensubstanz 22 Urin Osm. Druck mosm/l „Abbemat“, Fa. Kernchen, Seelze

Immersionsmethode Blende nach Schröder van der Kolk Heller Rand zur Blende Korn niedriger lichtbrechend niedrige Apertur, defokussiert Becke Linie: Beim Heben des Tubus geht die helle Linie in das höher brechende Medium niedrige Apertur hohe Apertur

l-t-Variationsmethode nach Emmons (1926) tn

Berechnung aus dem Brewster-Winkel Detektor 90° a Polarisator Intensität a Brewster-Winkel (56,3° bei n = 1,5) Gebrochener und reflektierter Strahl sind linear polarisiert, der gebrochene mit seiner Schwingungsebene parallel zur Einfallsebene, der reflektierte senkrecht dazu.

Berechnung aus dem Reflektionsvermögen (n1- n2)2 + (n1 • k)2 (n1+ n2)2 + (n1 • k)2 R = Bei senkrechtem Lichteinfall gilt:

Berechnung aus der Gladstone-Dale Beziehung Kp = n – 1 d k1 • p1 100 kn • pn k2 • p2 • • • • + Kc =