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Brechungsindex

Der Brechungsindex gibt an, wie stark ein Lichtstrahl beim Übergang vom Vakuum in das betreffende Material abgelenkt wird.

Der Zusammenhang zwischen dem Trübungswert und der Feststoffkonzentration einer Suspension wird von den Streueigenschaften der Feststoffteilchen merklich beeinflusst. Die Streulichtmenge hängt nicht nur von der Konzentration ab, sondern auch von der Korngrösse und dem Brechungsindexverhältnis zwischen den Partikeln und dem Medium.

Je stärker sich die Partikel vom Medium unterscheiden (d.h. je grösser die Differenz der Brechungsindizes ist), umso mehr streuen sie das Licht. Ist kein Unterschied vorhanden, so gibt es auch keine Lichtstreuung. Dies kann durch einen Versuch illustriert werden. SiO2 wird in Flüssigkeiten unterschiedlicher Brechungsindizes suspendiert und die resultierenden Streulichtintensitäten gegen den Brechungsindex aufgetragen:

Streulichtintensität (relative Einheit) von SiO<sub>2
Abb. 6: Streulichtintensität (relative Einheit) von SiO2 in Methanol/Benzothiazol-Gemischen mit unterschiedlichen Brechungsindizes

Am Minimum der Kurve ist praktisch kein Streulicht mehr vorhanden; die Suspension erscheint nicht mehr trübe. Hier sind die Brechungsindizes des Mediums und des suspendierten SiO2 gleich gross (1.47). Diese Methode erlaubt die Bestimmung des Brechungsindexes von suspendierten Teilchen.

Die nachstehende Tabelle zeigt die Werte einiger Substanzen:

Substanz Brechungsindex
a-SiO2 1.45 .. 1.47
Methanol 1.329
Wasser 1.333
Quarz (nat. SiO2) 1.55
c-SiO2 1.48
Ca3 (PO4)2 1.60 .. 1.66
CaCO3 1.5 .. 1.7
Knochenasche 1.60 .. 1.66
Formazin 1.85
Al2O3 1.76
CaSO4 1.57
Hefe 1.49 .. 1.53
Polystrol-Latex 1.59
Paraffinöl 1.48
PbO, Pb3O4, PbO2 2.3 .. 2.7
TiO2 2.6 .. 2.9
ZnO 2.0

In der Praxis ist das Trägermedium meist Luft (1.00) oder Wasser (1.33), und deren Brechungsindex geht in die Kalibrierung des Trübungsmessgerätes ein. Der Einfluss des Brechungsindexes auf die Messung wird nur dann fühlbar, wenn die gemessene Substanz stark vom Kalibrierprodukt abweicht.

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