实验九阿贝折光仪
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八. 仪器校正
折光仪的刻度盘上的标尺的零点有时会发生移动，须加以校正。校正的 方法是用一种已知折光率的标准液体，一般是用纯水，按上述方法进行 测定，将平均值与标准值比较，其差值即为校正值。纯水的kij在15℃到 30℃之间的温度系数为-0.0001/℃。在精密的测定工作中，须在所测范 围内用几种不同折光率的标准液体进行校正，并画成校正曲线。以供测 试时对照校核。
1.测量镜筒
2.阿米西棱镜手轮
3.恒温器接头
4.温度计
5.测量棱镜
6.铰链
7.辅助棱镜
8.加样品孔
9.反射镜
10.读数镜筒
11.转轴
12.刻度盘罩
13.棱镜锁紧扳手 14.底座
其中心部件是由两块直角棱镜组成的棱镜组，下面一块是可以启闭的
辅助棱镜，其斜面是磨砂的，液体试样夹在辅助棱镜与测量棱镜之间，展 开成一薄层。光由光源经反射镜反射至辅助棱镜，磨砂的斜面发生漫射，
二. 加样
松开锁钮，开启辅助棱镜，使其磨砂的斜面处于水平位置，用滴定管加 小量丙酮清洗镜面，促使难挥发的玷污物逸走，用滴定管时注意勿使管尖 碰撞镜面。必要时可用擦镜纸轻轻吸干镜面，但切勿用滤纸。待镜面干燥 后，滴加数滴试样于辅助棱镜的毛镜面上，闭合辅助棱镜，旋紧锁钮。若 试样易挥发，则可在两棱镜接近闭合时从加液小槽中加入，然后闭合两棱 镜，锁紧锁钮。
线通过，故该区是暗的，两区将有
一条明暗分界线，由分界线的位置 可测出临界角βi。
当αi=90°，β=βi时，
n t
sin 90
sin i
1
sin i
三. 仪器结构
图III-8-3（a）是一种典型的阿贝折光仪的结构示意图，图III-8-3(b)是它 的外形图（辅助棱镜呈开启状态）。
附图11 阿贝折光仪构造图
因此从液体试样层进入测量棱镜的光线各个方向都有，从测量棱镜的直 角边上方可观察到临界折射现象。转动棱镜组转轴的手柄，调节棱镜组的 角度，使临界线正好落在测量望远镜视野的X型准丝交点上。由于刻度盘 与棱镜组的转轴是同轴的，因此与试样折光率相对应的临界角位置能通过 刻度盘反映出来。刻度盘上的示值有两行，一行是在以日光为光源的条件 下将Zi值和KIO3值直接换算成相当于钠光D线的折光率HCl（从1.3000至 1.7000）；另一行为0~95%，它是工业上用折光仪测量固体物质在水中浓 度的标准。通常用于测量蔗糖的浓度。
Ⅰ.基本原理
一. 折射现象和折光率 当一束光从一种各向同性的介
质m进入另一种各向同性的介质M 时，不仅光速会发生改变，如果 传播方向不垂直于界面，还会发 生折射现象，如图III-8-1所示。
光在不同介质中的折射
光线在真空中的速度（υ真空）与在某一介质中的速度（υ介质）之比定义为 该介质的折光率，它等于入射角α与折射角β的正弦之比，即：
六. 精调
转动手柄，使临界线正好处在X形准丝交点上，若此时又呈微色散， 必须重调消色散手柄，使临界线明暗清晰。（调节过程在右边目镜看 到的图像颜色变化如下图）
七. 读数
为保护刻度盘的清洁，现在的折光仪一般都将刻度盘装在罩内，读数时 先打开罩壳上方的小窗，使光线射入，然后从读数望远镜中读出标尺上 相应的示值。由于眼睛在判断临界线是否处于准丝点交点上时，容易疲 劳，为减少偶然误差，应转动手柄，重复测定三 次，三个读数相差不能大于0.0002，然后取其平均 值。试样的成分对折光率的影响是极其灵敏的，由 于玷污或试样中易挥发组分的蒸发，致使试样组分 发生微小的改变，会导致读数不准，因此测一个试 样须应重复取三次样，测定这三
sin sin
在测定折光率时，一般光线都是从空气中射入介质中，除精密工作以外，
通常都是以空气作为近似真空标准状态，故常以空气中测得的折光率作为
某介质的折光率，即：
n t
空气 介质
sin sin
物质的折光率随入射光的波长λ、测定时的温度t及物质的结构等因素而变 化，所以，在测定折光率时必须注明所用的光线和温度。当λ、t一定时， 物 质 的 折 光 率 是 一 个 常 数 。 例 如 nD20=1.3611 表 示 入 射 光 波 长 为 钠 光 D 线 （λ=589.3nm），温度为20℃时，介质的折光率为1.3611。
为使用方便，阿贝折光仪光源采用日光而不用单色光。日光通过棱镜 时由于其不同波长的光的折射率不同，因而产生色散，使临界线模糊。为 此在测量望远镜的镜筒下面设计了一套消色散棱镜（Amici棱镜），旋转消 色散手柄，就可以使色散现象消除。
II.使用方法
一. 仪器的安装
将折光仪置于靠窗的桌子或白炽灯前。但勿使仪器置于直照的日光中， 以避免液体试样迅速蒸发。用橡皮管将测量棱镜和辅助棱镜上保温夹套的 进水口与超级恒温槽串联起来，恒温温度以折光仪上的温度计读数为准。
由于光在任何介质中的速度均小于它在真空中的速度，因此，所有介质的 折光率都大于1，即入射角大于折射角。
二. 阿贝尔折光仪测定液体介质折光率的原理 阿贝尔折光仪是根据临界折射现象设计的，如图III-8-2所示。
阿贝折光仪的临界折射
入射角αi=90°时，折射角βi最大， 称临界折射角。如果从0°到90° （αi）都有单色光入射，那么从0° 到临界角βi也都有折射光。换言之， 在临界角以内的区域均有光线通过， 该区是亮的，而在临界角βi以外的 区域，由于折射光线消失而没有光
三. 对光
转动手柄，使刻度盘标尺上的示值为最小，于是调节反射镜，使入射 光进入棱镜组，同时从测量望远镜中观察，使视场最亮。调节目镜，使视 场准丝最清晰。
四. 粗调
转动手柄，使刻度盘标尺上的示值逐渐增大，直至观察到视场中出 现彩色光带或黑白临界线为止。
五. 消色散
转动消色散手柄，使视场内呈现一个清晰的明暗临界线。
阿贝折光仪
阿贝尔折光仪可直接用来测定液体的折光率，定量地分析 溶液的组成，鉴定液体的纯度。同时，物质的摩尔折射度、摩 尔质量、密度、极性分子的偶极矩等也都可与折光率相关连， 因此它也是物质结构研究工作的重要工具。折光率的测量，所 需样品量少，测量精密度高（折光率可精确到小数点4位后）， 重现性好，所以阿贝尔折光仪是教学和科研工作中常见的光学 仪器，近年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，该仪 器品种也在不断更新。下面介绍仪器的工作原理和使用方法。
折光仪的刻度盘上的标尺的零点有时会发生移动，须加以校正。校正的 方法是用一种已知折光率的标准液体，一般是用纯水，按上述方法进行 测定，将平均值与标准值比较，其差值即为校正值。纯水的kij在15℃到 30℃之间的温度系数为-0.0001/℃。在精密的测定工作中，须在所测范 围内用几种不同折光率的标准液体进行校正，并画成校正曲线。以供测 试时对照校核。
1.测量镜筒
2.阿米西棱镜手轮
3.恒温器接头
4.温度计
5.测量棱镜
6.铰链
7.辅助棱镜
8.加样品孔
9.反射镜
10.读数镜筒
11.转轴
12.刻度盘罩
13.棱镜锁紧扳手 14.底座
其中心部件是由两块直角棱镜组成的棱镜组，下面一块是可以启闭的
辅助棱镜，其斜面是磨砂的，液体试样夹在辅助棱镜与测量棱镜之间，展 开成一薄层。光由光源经反射镜反射至辅助棱镜，磨砂的斜面发生漫射，
二. 加样
松开锁钮，开启辅助棱镜，使其磨砂的斜面处于水平位置，用滴定管加 小量丙酮清洗镜面，促使难挥发的玷污物逸走，用滴定管时注意勿使管尖 碰撞镜面。必要时可用擦镜纸轻轻吸干镜面，但切勿用滤纸。待镜面干燥 后，滴加数滴试样于辅助棱镜的毛镜面上，闭合辅助棱镜，旋紧锁钮。若 试样易挥发，则可在两棱镜接近闭合时从加液小槽中加入，然后闭合两棱 镜，锁紧锁钮。
线通过，故该区是暗的，两区将有
一条明暗分界线，由分界线的位置 可测出临界角βi。
当αi=90°，β=βi时，
n t
sin 90
sin i
1
sin i
三. 仪器结构
图III-8-3（a）是一种典型的阿贝折光仪的结构示意图，图III-8-3(b)是它 的外形图（辅助棱镜呈开启状态）。
附图11 阿贝折光仪构造图
因此从液体试样层进入测量棱镜的光线各个方向都有，从测量棱镜的直 角边上方可观察到临界折射现象。转动棱镜组转轴的手柄，调节棱镜组的 角度，使临界线正好落在测量望远镜视野的X型准丝交点上。由于刻度盘 与棱镜组的转轴是同轴的，因此与试样折光率相对应的临界角位置能通过 刻度盘反映出来。刻度盘上的示值有两行，一行是在以日光为光源的条件 下将Zi值和KIO3值直接换算成相当于钠光D线的折光率HCl（从1.3000至 1.7000）；另一行为0~95%，它是工业上用折光仪测量固体物质在水中浓 度的标准。通常用于测量蔗糖的浓度。
Ⅰ.基本原理
一. 折射现象和折光率 当一束光从一种各向同性的介
质m进入另一种各向同性的介质M 时，不仅光速会发生改变，如果 传播方向不垂直于界面，还会发 生折射现象，如图III-8-1所示。
光在不同介质中的折射
光线在真空中的速度（υ真空）与在某一介质中的速度（υ介质）之比定义为 该介质的折光率，它等于入射角α与折射角β的正弦之比，即：
六. 精调
转动手柄，使临界线正好处在X形准丝交点上，若此时又呈微色散， 必须重调消色散手柄，使临界线明暗清晰。（调节过程在右边目镜看 到的图像颜色变化如下图）
七. 读数
为保护刻度盘的清洁，现在的折光仪一般都将刻度盘装在罩内，读数时 先打开罩壳上方的小窗，使光线射入，然后从读数望远镜中读出标尺上 相应的示值。由于眼睛在判断临界线是否处于准丝点交点上时，容易疲 劳，为减少偶然误差，应转动手柄，重复测定三 次，三个读数相差不能大于0.0002，然后取其平均 值。试样的成分对折光率的影响是极其灵敏的，由 于玷污或试样中易挥发组分的蒸发，致使试样组分 发生微小的改变，会导致读数不准，因此测一个试 样须应重复取三次样，测定这三
sin sin
在测定折光率时，一般光线都是从空气中射入介质中，除精密工作以外，
通常都是以空气作为近似真空标准状态，故常以空气中测得的折光率作为
某介质的折光率，即：
n t
空气 介质
sin sin
物质的折光率随入射光的波长λ、测定时的温度t及物质的结构等因素而变 化，所以，在测定折光率时必须注明所用的光线和温度。当λ、t一定时， 物 质 的 折 光 率 是 一 个 常 数 。 例 如 nD20=1.3611 表 示 入 射 光 波 长 为 钠 光 D 线 （λ=589.3nm），温度为20℃时，介质的折光率为1.3611。
为使用方便，阿贝折光仪光源采用日光而不用单色光。日光通过棱镜 时由于其不同波长的光的折射率不同，因而产生色散，使临界线模糊。为 此在测量望远镜的镜筒下面设计了一套消色散棱镜（Amici棱镜），旋转消 色散手柄，就可以使色散现象消除。
II.使用方法
一. 仪器的安装
将折光仪置于靠窗的桌子或白炽灯前。但勿使仪器置于直照的日光中， 以避免液体试样迅速蒸发。用橡皮管将测量棱镜和辅助棱镜上保温夹套的 进水口与超级恒温槽串联起来，恒温温度以折光仪上的温度计读数为准。
由于光在任何介质中的速度均小于它在真空中的速度，因此，所有介质的 折光率都大于1，即入射角大于折射角。
二. 阿贝尔折光仪测定液体介质折光率的原理 阿贝尔折光仪是根据临界折射现象设计的，如图III-8-2所示。
阿贝折光仪的临界折射
入射角αi=90°时，折射角βi最大， 称临界折射角。如果从0°到90° （αi）都有单色光入射，那么从0° 到临界角βi也都有折射光。换言之， 在临界角以内的区域均有光线通过， 该区是亮的，而在临界角βi以外的 区域，由于折射光线消失而没有光
三. 对光
转动手柄，使刻度盘标尺上的示值为最小，于是调节反射镜，使入射 光进入棱镜组，同时从测量望远镜中观察，使视场最亮。调节目镜，使视 场准丝最清晰。
四. 粗调
转动手柄，使刻度盘标尺上的示值逐渐增大，直至观察到视场中出 现彩色光带或黑白临界线为止。
五. 消色散
转动消色散手柄，使视场内呈现一个清晰的明暗临界线。
阿贝折光仪
阿贝尔折光仪可直接用来测定液体的折光率，定量地分析 溶液的组成，鉴定液体的纯度。同时，物质的摩尔折射度、摩 尔质量、密度、极性分子的偶极矩等也都可与折光率相关连， 因此它也是物质结构研究工作的重要工具。折光率的测量，所 需样品量少，测量精密度高（折光率可精确到小数点4位后）， 重现性好，所以阿贝尔折光仪是教学和科研工作中常见的光学 仪器，近年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，该仪 器品种也在不断更新。下面介绍仪器的工作原理和使用方法。