Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế và cách thiết bị đo nồng độ dung dịch

Khúc xạ kế là thiết bị ngành thực phẩm được sử dụng phổ biến trong thực phẩm, đồ uống, hóa chất, dược phẩm và nhiều lĩnh vực sản xuất khác để xác định nồng độ dung dịch. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế là gì và tại sao thiết bị này có thể đo nhanh, chính xác chỉ với vài giọt mẫu.

Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ cơ chế hoạt động của khúc xạ kế cũng như ứng dụng thực tế của thiết bị trong công nghiệp.

Khúc xạ kế hoạt động dựa trên hiện tượng gì?

Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác có mật độ quang học khác nhau, tia sáng sẽ bị đổi hướng. Hiện tượng này được gọi là khúc xạ ánh sáng.

Ví dụ, khi ánh sáng truyền từ không khí vào nước, góc truyền của tia sáng sẽ thay đổi. Mức độ thay đổi phụ thuộc vào tính chất của môi trường mà ánh sáng đi qua.

Khúc xạ kế sử dụng chính đặc tính này để xác định chỉ số khúc xạ của dung dịch và từ đó tính toán nồng độ chất hòa tan bên trong.

Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng.

Chỉ số khúc xạ là gì?

Chỉ số khúc xạ (Refractive Index - RI) là đại lượng thể hiện mức độ làm chậm và bẻ cong ánh sáng khi đi qua một môi trường.

Mỗi loại chất lỏng đều có chỉ số khúc xạ riêng. Khi lượng chất hòa tan tăng lên, chỉ số khúc xạ cũng thay đổi theo.

Ví dụ:

Nước tinh khiết có chỉ số khúc xạ thấp.

Dung dịch đường có nồng độ càng cao thì chỉ số khúc xạ càng lớn.

Dung dịch muối đậm đặc sẽ làm ánh sáng lệch nhiều hơn so với nước sạch.

Chính mối liên hệ này giúp khúc xạ kế xác định được nồng độ dung dịch một cách nhanh chóng.

Mỗi loại chất lỏng đều có chỉ số khúc xạ riêng.

Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế

Khúc xạ kế hoạt động theo quy trình cơ bản sau:

Bước 1: Đặt mẫu lên lăng kính

Người dùng nhỏ một lượng nhỏ dung dịch lên bề mặt lăng kính của thiết bị.

Lăng kính được chế tạo bằng vật liệu quang học có độ chính xác cao nhằm đảm bảo khả năng truyền và phản xạ ánh sáng ổn định.

Bước 2: Chiếu ánh sáng qua mẫu

Nguồn sáng sẽ đi qua lăng kính và lớp dung dịch cần đo.

Tại bề mặt tiếp xúc giữa lăng kính và dung dịch, ánh sáng bị thay đổi hướng truyền tùy theo nồng độ của mẫu.

Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế

Bước 3: Xác định góc khúc xạ hoặc góc tới hạn

Bộ phận quang học của khúc xạ kế sẽ ghi nhận sự thay đổi của tia sáng.

Đối với các dòng khúc xạ kế hiện đại, cảm biến điện tử sẽ tự động phân tích tín hiệu quang học và tính toán chỉ số khúc xạ.

Bước 4: Chuyển đổi thành giá trị đo

Sau khi xác định chỉ số khúc xạ, thiết bị sẽ tự động quy đổi sang các đơn vị đo tương ứng như:

Độ Brix (%)

Độ mặn (%)

Nồng độ cồn

Nồng độ glycol

Chỉ số RI

Kết quả được hiển thị trực tiếp trên màn hình giúp người dùng đọc nhanh và chính xác.

Xem thêm: Mẹo vệ sinh khúc xạ kế ngay sau khi sử dụng

Vì sao khúc xạ kế có thể đo được độ ngọt?

Trong dung dịch đường, lượng đường hòa tan càng nhiều thì chỉ số khúc xạ càng tăng.

Khúc xạ kế sẽ đo sự thay đổi này và quy đổi sang thang đo Brix.

Ví dụ:

10°Brix tương đương khoảng 10% chất rắn hòa tan.

20°Brix tương đương khoảng 20% chất rắn hòa tan.

Nhờ vậy thiết bị được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm, nước giải khát, sản xuất mật ong, nước ép trái cây và chế biến nông sản.

Khúc xạ kế đo độ mặn Atago Master-S28M

Khúc xạ kế điện tử và khúc xạ kế cơ học có nguyên lý giống nhau không?

Câu trả lời là có.

Cả hai loại đều dựa trên nguyên lý khúc xạ ánh sáng để xác định chỉ số khúc xạ của mẫu đo.

Điểm khác biệt nằm ở cách xử lý kết quả:

Khúc xạ kế cơ học sử dụng hệ thống thị kính để người dùng đọc kết quả bằng mắt.

Khúc xạ kế điện tử sử dụng cảm biến quang học và bộ vi xử lý để tự động tính toán và hiển thị kết quả trên màn hình.

Các dòng khúc xạ kế điện tử hiện nay thường cho độ chính xác cao hơn, hạn chế sai số do người sử dụng.

Nguyên lý hoạt động của khúc xạ kế dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng khi ánh sáng truyền qua môi trường có chỉ số khúc xạ khác nhau. Bằng cách đo sự thay đổi của tia sáng, thiết bị có thể xác định nhanh chóng và chính xác nồng độ dung dịch. Đây là lý do khúc xạ kế trở thành công cụ quan trọng trong ngành thực phẩm, đồ uống, hóa chất, dược phẩm và nhiều lĩnh vực sản xuất hiện nay.

**************************************************************************

Để được tư vấn và biết thêm thông tin chi tiết, xin vui lòng liên hệ:

Công ty CP Công nghệ Mai Vũ

Email: info@mvtek.vn

URL: www.mvtek.vn

Tel: 024.66.737.866 - 094.594.2992