Wie funktioniert ein Refraktometer?

Die Aufgabe eines solchen Instruments führt auf dem physikalischen Prinzip des Brechungsgesetzes bei der Lichtbrechung zurück. Es ist ein Messgerät, das diesen Brechungsindex auch Brechzahl genannt, von festen oder flüssigen transparenten Stoffen durch Refraktometrie bestimmt. Das monochromatische, also das einfarbige, sichtbare Licht, wandert durch zwei Prismen hindurch, zwischen denen die Substanz ist, die untersucht werden soll. Dieser Strahl „reist“ zuerst durch das erste Prisma, dann durch den Stoff und anschließend durch das zweite Prisma. Je nach der Beschaffenheit der dazwischen liegenden Flüssigkeit unterscheidet sich die Art der Lichtbrechung. Mithilfe eines Spiegels wird das Licht nun auf einer Skala abgebildet, so dass der eingehende Lichtstrahl im Objektiv sichtbar wird. Mittels der Skala besteht dann die Möglichkeit, den Winkel des Brechungsindexes abzulesen und so beispielsweise die Eigenschaften von Flüssigkeiten zu bestimmen.

Funktionsweise eines Handrefraktometers
Funktionsweise / Messprinzip eines Handrefraktometers

Generell werden drei Messverfahren beim Refraktometer unterschieden, nämlich

  • Durchlicht
  • Totalreflexion
  • Streifender Einfall

Die Brechung, auch „Totalreflexion“ genannt, nutzt die physikalischen Lichteigenschaften. Alle drei Messprinzipien haben als eine Art gemeinsamen Nenner das Messprisma. Zunutze macht sich der Anwender bei der Messung die Tatsachen, dass sich das Licht bei seiner Überleitung von Messprisma zum Probemedium unterschiedlich schnell bewegt und sich dementsprechend ausbreitet. Über diese Lichtablenkung wird nun der Brechungsindex des Mediums, das gemessen werden soll, berechnet.

Beim Prinzip „Durchlicht“ wird ein paralleles Bündel von Strahlen an der Grenzregion beider Informationsträger gebrochen.
Beim „streifenden Einfall“ schließlich bemisst sich der kritische Winkel des Strahlenbündels mittels unterschiedlicher Einfallswinkel auf den Grenzbezirk.

Was ist ein Refraktometer?

Hierbei handelt es sich um ein Messgerät, wie oben beschrieben, das zur Bestimmung des Licht- Brechungsindexes sowohl von flüssigen als auch festen Stoffen genutzt wird. Der Einsatz eines solchen Instruments ist ausgesprochen vielseitig, denn die Qualität diverser Flüssigkeiten, die durch die Messung mit einer solchen Apparatur bestimmt werden kann, ist für den reibungslosen Ablauf technologischer Prozesse ausgesprochen bedeutend.

Was kann ein Refraktometer, beziehungsweise was misst ein Refraktometer?

Mit einem solchen Gerät kann beinahe alles gemessen werden. Je nach Modell wird damit beispielsweise

  • Der Gefrierpunkt von Scheibenwischwasser gemessen
  • Die Autobatterie überprüft
  • Ein Sonnensystem kontrolliert
  • Vom Imker der Wassergehalt im Honig festgestellt
  • Der Zuckergehalt des Traubensaftes vom Winzer gemessen

Weitere Einsatzgebiete eines Refraktometers

Weitere Einsatzgebiete ergeben sich in der Lebensmittelindustrie, der Tierhaltung sowie der Landwirtschaft. So existieren Apparaturen die

  • Den Salzgehalt von Flüssigkeiten innerhalb der Meeresaquaristik bestimmen
  • Den Wassergehalt von Kuh- Ziegen- und Schafsmilch messen
  • Das Messen salzhaltiger Lösungen bei der Herstellung zum Beispiel von Feta- und Schafskäse erlaubt
  • Ölemulsionen und Pflanzenöle ermittelt

Ebenso finden diese Instrumente ihren Einsatz innerhalb von Industrietechnologien sowie im Gesundheits- und Veterinärwesen:

  • In der Metallverarbeitenden Industrie gibt es Messgeräte für Ölemulsionen, sowie Kühlemulsionen für Metallbearbeitungswerkzeuge sowie dementsprechende Maschinen.
  • Im Gesundheits- sowie Veterinärwesen gibt es Apparaturen, die zum Beispiel das spezifische Gewicht des menschlichen Urins aber auch des Katzen- und Hundeurins bestimmen können.

Was zeigt ein Refraktometer an?

Dieses optische Messgerät zeigt mithilfe der Lichtbrechung die jeweilige Konzentration von festen oder flüssigen Körpern an. Der deutsche Physiker Ernst Abbe, der von 1840 bis 1905 lebte, entwickelte das sogenannte „Abbesche Refraktometer„, dem auch heute noch eine besondere Bedeutung zu kommt.

Wozu dient ein Refraktometer?

Gewöhnlich dient es als Messgerät, das zur Bestimmung des Brechungsindexes eingesetzt wird und sowohl bei flüssigen als auch bei festen Stoffen funktioniert, solange es sich um durchsichtige Substanzen handelt. Dieser Vorgang geschieht mithilfe der Refraktometrie. Viele Einsatzmöglichkeiten werden für die Bestimmung der Konzentration in einem Trägermedium genutzt, wie zum Beispiel die Bestimmung des Zuckergehalts. Auf diese Weise kann beispielsweise der Winzer durch die Definition der Zuckerkonzentration der Traube ihren Reifegrad bestimmen, ebenso wie der Imker den Wassergehalt im Honig herausfinden kann. Der Braumeister wiederum kann mithilfe des Refraktometers während des Brauvorganges die Stammwürze des Bieres feststellen.