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      常見阿貝折光儀的原理和使用方法

      更新時間:2012-09-18 點擊次數:2594
      測透明、半透明液體或固體的折射率ND和平均色散NF-NC的儀器。儀器接有恒溫器,可測定溫度為0℃~70℃內的折射率ND,并能測出糖溶液內含糖量濃度的百分數。故此種儀器是石油工業、油脂工業、制藥工業、造漆工業、食品工業、日用化學工業、制糖工業和地質勘察等有關工廠、教學及科研單位*的常用設備之一。
      理論基礎
      根據折射定律,入射角i和折射角r之間有下列關系:當光線從介質1進入介質2時則
      =n1,2(5-3)
      式中n1,n2,v1,v2分別為1,2兩介質的折射率和光在其中的傳播速度,n1,2是介質2對
      于介質1的相對折射率。折射率為物質的特性常數,對一定波長的光在一定溫度壓力下,是一個定值。
      由式(5-3)可知,當n2>n1時,則折射角r恒小于入射角i。當人射角i增加到時,折射角相應地增加到zui大值rc,rc稱為臨界角。此時介質2中從OY到OA之間有光線通過,而OA到OX之間則為暗區,如圖5-3。當入射角為時,上式可寫成:
      n2=n1·sinrc(5-4)
      即在固定一種介質時,臨界折射角rc的大小和折射率有簡單的函數關系。
      工作原理
      阿貝折光儀就是根據這個原理設計的。如圖5-4是儀器構造的示意圖。它的主要部分為兩塊直角棱鏡PI,PII,棱鏡PI的粗糙表面與PII的光學平面鏡AD之間約有0.1到0.15mm的空隙,用于裝待測液體并使在PI、PII間鋪成一簿層。光線從反射鏡射入棱鏡PI后,由于面是粗糙的毛玻璃而發生漫射,從各種角度透過縫隙的被測液體;進入棱鏡PII中,由前所知,從各個方向進入棱鏡PII的光線均產生折射,而其折射角都落在臨界角rc之內(因為棱鏡的折射率大于液體的折射率,因此人射角從到的全部光線都能通過棱鏡而發生折射)。具有臨界角rc的光線穿出棱鏡PII后射于目鏡上,此時若將目鏡的十字線調節到適當位置,則會見到目鏡上半明半暗。
      從幾何光學原理可以證明,縫隙中液體的折射率n液與rc間的關系為:
      n液=sinB
      B對一定的棱鏡為一常數,n棱鏡在定溫下也是個定值。所以液體的折射率n液是角rc的函數。由rc可計算液體折射率。折光儀上已經把讀數rc換算成n液的值,可直接讀出n液的值。
      在條件下,液體的折射率因所用單色光的波長不同而不同。若用普通白光作為光源,則由于發生色散而在明暗分界線處呈現彩色光帶,使明暗交界不清楚。為了能用白光作光源,故在儀器中還裝有兩個各由三塊棱鏡組成的“阿密西”棱鏡作為補償棱鏡(上面的一塊“阿密西”棱鏡可以轉動),調節其相對位置,在適當取向時,可以使從下面的折射棱鏡出來的色散光線重新成為白光,消除色帶,使明暗界線清楚。此時,用白光測得的折射率即相當于用鈉光D線(波長5890人)所測得的折射率nD。
      折射率是物質的特性常數之一,它的數值與溫度、壓力和光源的波長等有關。符號是指在時用鈉光D線作光源時的物質的折射率。溫度對折射率有影響。多數液態有機物質當溫度每增加時,折射率降低到,而固體的折射率和溫度的關系沒有規律,一般不超過。通常大氣壓的變化對折射率的數值影響不明顯,所以只有在很精密的工作中才考慮壓力的影響。
      使用
      (1)將棱鏡5和6打開,用擦鏡紙將鏡面拭潔后,在鏡面上滴少量待測液體,并使其鋪滿整個鏡面,關上棱鏡。
      (2)調節反射鏡7使入射光線達到zui強,然后轉動棱鏡使目鏡出現半明半暗,分界線位于十字線的交叉點,這時從放大鏡2即可在標尺上讀出液體的折射率。
      (3)如出現彩色光帶,調節消色補償器,使彩色光帶消失,陰暗界面清晰。
      (4)測完之后,打開棱鏡并用丙酮洗凈鏡面,也可用吸耳球吹干鏡面,實驗結束后,除必須使鏡面清潔外,尚需夾上兩層擦鏡紙才能扭緊兩棱鏡的閉合螺絲,以防鏡面受損。
      標尺零點的校正
      阿貝折光儀在使用前,必須先經標尺零點的校正,可用已知折射率的標準液體(如純水的=1.3325),亦可用每臺折光儀中附有已知折射率的“玻塊”來校正。可用a-溴萘將“玻塊”光的一面粘附在折射棱鏡5上,不要合上棱鏡6,打開棱鏡背后小窗使光線由此射入,用上述方法進行測定,如果測得值和此“玻塊”的折射率有區別,旋動鏡筒上的校正螺絲K進行調整。b

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