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常见阿贝折光仪的原理和使用方法

更新时间:2010-10-23      浏览次数:3018

测透明、半透明液体或固体的折射率ND和平均色散NF-NC的仪器。仪器接有恒温器,可测定温度为0℃~70℃内的折射率ND,并能测出糖溶液内含糖量浓度的百分数。故此种仪器是石油工业、油脂工业、制药工业、造漆工业、食品工业、日用化学工业、制糖工业和地质勘察等有关工厂、教学及科研单位*的常用设备之一。

理论基础  根据折射定律,入射角i和折射角r之间有下列关系:当光线从介质1进入介质2时则


  =n1,2 (5-3)


  式中n1,n2,v1,v2分别为1,2两介质的折射率和光在其中的传播速度,n1,2是介质2对

于介质1的相对折射率。折射率为物质的特性常数,对一定波长的光在一定温度压力下,是一个定值。


  由式(5-3)可知,当n2>n1时,则折射角r恒小于入射角i。当人射角i增加到 时,折射角相应地增加到zui大值rc,rc称为临界

角。此时介质2中从OY到OA之间有光线通过,而OA到OX之间则为暗区,如图5-3。当入射角为 时,上式可写成:


  n2=n1·sinrc (5-4)


  即在固定一种介质时,临界折射角rc的大小和折射率有简单的函数关系。

      工作原理  阿贝折光仪就是根据这个原理设计的。如图5-4是仪器构造的示意图。它的主要部分为两块直角棱镜PI,PII,棱镜PI的粗糙表面 与PII的光学平面镜AD之间约有0.1到0.15mm的空隙,用于装待测液体并使在PI、PII间铺成一簿层。光线从反射镜射入棱镜PI后,由于 面是粗糙的毛玻璃而发生漫射,从各种角度透过缝隙的被测液体;进入棱镜PII中,由前所知,从各个方向进入棱镜PII的光线均产生折射,而其折射角都落在临界角rc之内(因为棱镜的折射率大于液体的折射率,因此人射角从 到 的全部光线都能通过棱镜而发生折射)。具有临界角rc的光线穿出棱镜PII后射于目镜上,此时若将目镜的十字线调节到适当位置,则会见到目镜上半明半暗。
 
  从几何光学原理可以证明,缝隙中液体的折射率n液与rc间的关系为:
 
  n液=sinB
 
  B对一定的棱镜为一常数,n棱镜在定温下也是个定值。所以液体的折射率n液是角rc的函数。由rc可计算液体折射率。折光仪上已经把读数rc换算成n液的值,可直接读出n液的值。
 
  在条件下,液体的折射率因所用单色光的波长不同而不同。若用普通白光作为光源,则由于发生色散而在明暗分界线处呈现彩色光带,使明暗交界不清楚。为了能用白光作光源,故在仪器中还装有两个各由三块棱镜组成的“阿密西”棱镜作为补偿棱镜(上面的一块“阿密西”棱镜可以转动),调节其相对位置,在适当取向时,可以使从下面的折射棱镜出来的色散光线重新成为白光,消除色带,使明暗界线清楚。此时,用白光测得的折射率即相当于用钠光D线(波长5890人)所测得的折射率nD。
 
  折射率是物质的特性常数之一,它的数值与温度、压力和光源的波长等有关。符号 是指在 时用钠光D线作光源时的物质的折射率。温度对折射率有影响。多数液态有机物质当温度每增加 时,折射率降低 到 ,而固体的折射率和温度的关系没有规律,一般不超过 。通常大气压的变化对折射率的数值影响不明显,所以只有在很精密的工作中才考虑压力的影响。
使用  (1)将棱镜5和6打开,用擦镜纸将镜面拭洁后,在镜面上滴少量待测液体,并使其铺满整个镜面,关上棱镜。


  (2)调节反射镜7使入射光线达到zui强,然后转动棱镜使目镜出现半明半暗,分界线位于十字线的交叉点,这时从放大镜2即可在标尺上读出液体的折射率。


  (3)如出现彩色光带,调节消色补偿器,使彩色光带消失,阴暗界面清晰。


  (4)测完之后,打开棱镜并用丙酮洗净镜面,也可用吸耳球吹干镜面,实验结束后,除必须使镜面清洁外,尚需夹上两层擦镜纸才能扭紧两棱镜的闭合螺丝,以防镜面受损。

标尺零点的校正  阿贝折光仪在使用前,必须先经标尺零点的校正,可用已知折射率的标准液体(如纯水的 =1.3325),亦可用每台折光仪中附有已知折射率的“玻块”来校正。可用a-溴萘将“玻块”光的一面粘附在折射棱镜5上,不要合上棱镜6,打开棱镜背后小窗使光线由此射入,用上述方法进行测定,如果测得值和此“玻块”的折射率有区别,旋动镜筒上的校正螺丝K进行调整。
 

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