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阿貝折射儀的工作原理

  阿貝折射儀是物理化學實驗中經(jīng)常使用的一種儀器設備,今筆者對其進行簡要介紹并述之其工作原理。

  阿貝折射儀是能測定透明、半透明液體或固體的折射率nD和平均色散nF-nC的儀器(其中以測透明液體為主),如儀器上接恒溫器,則可測定溫度為0℃-70℃內(nèi)的折射率nD。折射率和平均色散是物質的重要光學常數(shù)之一,能借以了解物質的光學性能、純度、濃度及色散大小等。本儀器能測出蔗糖溶液的質量分數(shù)(0-95%,相當于折射率為1.333-1.531)。故此儀器使用范圍甚廣,是石油工業(yè)、油脂工業(yè)、制藥工業(yè)、制漆工業(yè)、日用化學工業(yè)、制糖工業(yè)和地質勘察等有關工廠、學校及有關科研單位不可缺少的常用設備之一。

  工作原理

  折射儀的基本原理即為折射定律:n1, n2為交界面的兩側的兩種介質的折射率。

  若光線從光密介質進入光疏介質,入射角小于折射角,改變?nèi)肷浣强梢允拐凵溥_到90°,此時的入射角稱為臨界角,本儀器測定折射率是基于測定臨界角的原理。

  當不同角度光線射入AB面時,其折射都大于1,如果用一望遠鏡對出射光線視察,可以看到望遠鏡視場被分為明暗兩部分,二者之間有明顯分界線。明暗分界處即為臨界角的位置。

  光與物質相互作用可以產(chǎn)生各種光學現(xiàn)象(如光的折射、反射、散射、透射、吸收、旋 光以及物質受激輻射等),通過分析研究這些光學現(xiàn)象,可以提供原子、分子及晶體結構等方面的大量信息。所以,不論在物質的成分分析、結構測定及光化學反應等方面,都離不開光學測量。下面介紹物理化學實驗中常用的幾種光學測量儀器。

  折射率是物質的重要物理常數(shù)之一,許多純物質都具有一定的折射率,如果其中含有雜質則折射率將發(fā)生變化,出現(xiàn)偏差,雜質越多,偏差越大。因此通過折射率的測定,可以測定物質的濃度。

  1、阿貝折射儀的構造原理

  阿貝折射儀的外形圖如圖Ⅱ-5-1所示。

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圖Ⅱ-5-1 阿貝折射儀外形圖

  1.測量望遠鏡;2.消散手柄;3.恒溫水入口;4.溫度計;5.測量棱鏡;6.鉸鏈;7.輔助棱鏡;8.加液槽;9.反射鏡;10.讀數(shù)望遠鏡;11.轉軸;12.刻度盤罩;13.閉合旋鈕;14.底座。

  當一束單色光從介質Ⅰ進入介質Ⅱ(兩種介質的密度不同)時,光線在通過界面時改變了方向,這一現(xiàn)象稱為光的折射,如圖Ⅱ-5-2所示。

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圖Ⅱ-5-2 光的折射

  在實際測量折射率時,我們使用的入射光不是單色光,而是使用由多種單色光組成的普通白光,因不同波長的光的折射率不同而產(chǎn)生色散,在目鏡中看到一條彩色的光帶,而沒有清晰的明暗分界線,為此,在阿貝折射儀中安置了一套消色散棱鏡(又叫補償棱鏡)。通過調(diào)節(jié)消色散棱鏡,使測量棱鏡出來的色散光線消失,明暗分界線清晰,此時測得的液體的折射率相當于用單色光鈉光D線所測得的折射率nD。

系(部)發(fā)展中心:屈倩

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