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阿贝折射仪的工作原理


  阿贝折射仪是物理化学实验中经常使用的一种仪器设备,今笔者对其进行简要介绍并述之其工作原理。

  阿贝折射仪是能测定透明、半透明液体或固体的折射率nD和平均色散nF-nC的仪器(其中以测透明液体为主),如仪器上接恒温器,则可测定温度为0℃-70℃内的折射率nD。折射率和平均色散是物质的重要光学常数之一,能借以了解物质的光学性能、纯度、浓度及色散大小等。本仪器能测出蔗糖溶液的质量分数(0-95%,相当于折射率为1.333-1.531)。故此仪器使用范围甚广,是石油工业、油脂工业、制药工业、制漆工业、日用化学工业、制糖工业和地质勘察等有关工厂、学校及有关科研单位不可缺少的常用设备之一。

  工作原理

  折射仪的基本原理即为折射定律:n1, n2为交界面的两侧的两种介质的折射率。

  若光线从光密介质进入光疏介质,入射角小于折射角,改变入射角可以使折射达到90°,此时的入射角称为临界角,本仪器测定折射率是基于测定临界角的原理。

  当不同角度光线射入AB面时,其折射都大于1,如果用一望远镜对出射光线视察,可以看到望远镜视场被分为明暗两部分,二者之间有明显分界线。明暗分界处即为临界角的位置。

  光与物质相互作用可以产生各种光学现象(如光的折射、反射、散射、透射、吸收、旋 光以及物质受激辐射等),通过分析研究这些光学现象,可以提供原子、分子及晶体结构等方面的大量信息。所以,不论在物质的成分分析、结构测定及光化学反应等方面,都离不开光学测量。下面介绍物理化学实验中常用的几种光学测量仪器。

  折射率是物质的重要物理常数之一,许多纯物质都具有一定的折射率,如果其中含有杂质则折射率将发生变化,出现偏差,杂质越多,偏差越大。因此通过折射率的测定,可以测定物质的浓度。

  1、阿贝折射仪的构造原理

  阿贝折射仪的外形图如图Ⅱ-5-1所示。

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图Ⅱ-5-1 阿贝折射仪外形图

  1.测量望远镜;2.消散手柄;3.恒温水入口;4.温度计;5.测量棱镜;6.铰链;7.辅助棱镜;8.加液槽;9.反射镜;10.读数望远镜;11.转轴;12.刻度盘罩;13.闭合旋钮;14.底座。

  当一束单色光从介质Ⅰ进入介质Ⅱ(两种介质的密度不同)时,光线在通过界面时改变了方向,这一现象称为光的折射,如图Ⅱ-5-2所示。

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图Ⅱ-5-2 光的折射

  在实际测量折射率时,我们使用的入射光不是单色光,而是使用由多种单色光组成的普通白光,因不同波长的光的折射率不同而产生色散,在目镜中看到一条彩色的光带,而没有清晰的明暗分界线,为此,在阿贝折射仪中安置了一套消色散棱镜(又叫补偿棱镜)。通过调节消色散棱镜,使测量棱镜出来的色散光线消失,明暗分界线清晰,此时测得的液体的折射率相当于用单色光钠光D线所测得的折射率nD

系(部)发展中心:屈倩


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