蔗糖溶液的折射率
[讲解]阿贝折射仪使用说明
![[讲解]阿贝折射仪使用说明](https://img.taocdn.com/s3/m/5f5a823571fe910ef12df8ef.png)
[讲解]阿贝折射仪使用说明阿贝折射仪使用说明一、仪器用途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(其中以测液体为主)，如仪器上接恒温器，则可测定温度为0?~70?c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内含糖量浓度的百分数(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、食品工业、日用化学工业、制糖工业、和地质勘察等有并工厂，学校及有并研究单位不可缺少的常用设备之一。
二、仪器规格测量范围:nD nD 1.3000~1.700 测量准确度(nD) ?0.0002仪器质量: 2.6?仪器体积: 100×200×240mm三、仪器工作原理间简述折射仪的基本原理即为折射定律:n1,n1n2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?，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。
四、仪器结构(一) 光学部分:仪器的光学部分由望远镜系统二个部分组成1.进光棱镜2.折射棱镜3.摆动反光镜4.消色散棱镜组5.望远物镜组6.平行棱镜7.分划板 8.目镜 9.读数物镜10.反光镜 11.刻度板 12.聚光镜进光棱镜(1)与折射棱镜(2)之间有一微小均匀的间隙,被测液体就放在此空隙内.当光线(自然光或白炽光)射入进光棱镜(1)时便在其磨砂面上产生漫反时,使被测液层内有各种不同角度的入射光,经过折射棱镜(2)产生一束折射角均大于临界角?的光线.由摆动反射镜(3)将此束光线射入消色散棱镜组(4),此消色散棱镜组是由一对等色散阿米西棱镜组成,其作用是获得一可变色散来抵消由于折射棱镜对不同被测物体所产生的色散.再由望远镜(5)将此明暗分界线成象于分划板(7)上,分划板上有十字分划线,通过目镜(8)能看到如图五上半部所示的象。
蔗糖溶液折射率与浓度关系的理论和实验探究
线的传播路径确定 ａ 值，从而得出蔗糖溶液的折射
率随深度（浓度）变化的具体关系式．为方便处理，使
用仪器误差为 ０．５ ｍｍ 的钢尺在水槽边缘进行了刻
β０
＝
（７） １，故
至
此
，得
出
了ｎ溶（ｙ液）＝折ｎ射０ 槡率４
ａｙ＋１
随深
度
（浓
度
）变
（８） 化的
关系．其中 ｎ０ 为入射点处对应的溶液浓度，一定时 间范围内，对于配置好的溶液，高度选定时，ｎ０ 为一 常数．ａ 为抛物线方程系数，由溶液中曲线的轨迹决
定．不同浓度的液体，将得到不同的 ａ 值．
在定性分析的基础上，我们作了定量处理，由光
１ 实验测量
实验中选取 、 、 １＃ ２＃ ３＃三个透明水槽，配置了不 同质量分数的蔗糖溶液，为了实验效果明显，配置时 注意蔗糖尽量均匀分布水槽底部，缓慢加水，加水后 不要搅拌溶液，溶液静置 ２４ 小时．实验中，配置了质
量分数依次为 １８． 、 １８％ ２７． 、 ２７％ ３６．３６％ 的溶液，分 别记为溶液 Ａ、Ｂ、Ｃ．
（４）
联立式（３）和式（４）得
图 ６ 光在相互平行界面不同介质中传播光线图
槡 槡 ｔａｎ α ＝ ２ａｘ ＝ ２ａ ｙ ＝ ２ ａｙ ａ
（５）
由三角函数关系得
１
（） ｔａｎ α ＝ ｔａｎ β ｙ
（６）
槡 由
于
光
线
平
行
ｎ（ｙ）＝ 入射溶
液ｎ０
，所以 ｓｉｎ β０
式（７）可简化为
４ａｙ＋１
， β０ ＝ ９０° ｓｉｎ
β１ ＝ ｎ
片折射
２ ｓｉｎ β２ ＝
率 …
为
食品分析期中复习题
9 、分子结构中凡有，能把偏振光的偏振面旋转一定角度的物质称光学活性物质。
10、根据水在食品中所处的状态不同以及与非水组分结合强弱的不同，可把食品中的水划分为三类：自由水、亲和水和。
11、测定水分可用干燥法，包括直接干燥法和。
12、测定食品的灰分通常以坩锅用为灰化容器，其中最常用的是。
13、食品中酸的种类很多，可分为有机酸和两类。
14、有效酸度是指被测溶液中H+的浓度，常用来表示，其大小用pH计来测定。
17、脂类不溶于水，易溶于18、还原糖通常用氧化剂为标准溶液进行测定。
指示剂是。
19、费林试剂（碱性酒石酸铜溶液）由甲、乙溶液组成，甲为，乙为。
20、蔗糖在酸性条件下水解生成和二、选择题（1分/题，共50分）1、四氯化碳将碘从水中分离出来的的方法属（）分离法。
A、萃取B、沉淀C、色谱D、交换2、密度计是利用（）制成的测定液体相对密度的仪器。
A、阿基米德原理B、杠杆原理C、稀释定理 D万有引力3、用普通比重计测出的是（）A、相对密度B、质量分数C、糖液浓度D、酒精浓度4、乳稠计的读数为20时，相当于（）A、相对密度为20B、相对密度为20%C、相对密度为1.020D、相对密度为0.205、密度是指物质在一定温度下单位体积的（）A、体积B、容积C、重量D、质量6、3ºBe＇表示（）A、相对密度为3%B、质量分数为3%C、体积分数为3%D、物质的量浓度为3mol/L7、测定糖液浓度应选用（）A、波美计B、糖锤度计C、酒精计D、酸度计8、23℃时测量食品的含糖量，在糖锤度计上读数为24.12 °Bx＇，23℃时温度校正值为0.04，则校正后糖锤度为( )A、24．08B、24.16C、24.08 °Bx ＇D、24.16 °Bx＇9、常压干燥法水分测定的主要设备是A、水浴锅B、马福炉 C 、恒温烘箱 D、电炉10、某样品水分测定时，空铝合重10.0000g，加入样品后重12.0000g，经过一定时间的烘干后样品和铝合重11.8000g，因此样品的水分含量是A、90%B、过程错了C、10%D、1%11、灰分的主要成分是A、有机物B、矿物盐和无机盐C、石头D、泥沙12、灰分测定中，盛装样品的器皿叫A 、表面皿B 、烧杯C 、坩埚 D、称量皿13、灰分测定时样品应炭化至（）为止。
项目二食品折射率
一、准备工作
• 本任务使用上海光学仪器厂生产的2W型阿贝折 射仪。
• 将阿贝折射仪安放在光亮处，但避免阳光的直接 照射，以免液体样品受热迅速蒸发。将折射仪与 恒温水浴连接（不必要时，可不用恒温水），使 折射仪棱镜的温度为20 ℃。打开直角棱镜，将进 光棱镜及折射棱镜用脱脂棉蘸酒精或丙酮轻擦干 净，注意只可单向擦，待晾干后方可使用。
三、具体测定方法
• 1、用脱脂棉蘸酒精或丙酮轻擦棱镜表面，挥 干。
• 2、滴加l～2滴样液于进光棱镜中央，迅速闭 合两块棱镜，旋转棱镜锁紧手柄，要求液体 均匀无气泡并充满视场。
• 3、调节反光镜，使目镜筒视场明亮。
• 4、旋转折射率调节手轮，观察明暗分界线上下移 动，同时旋转色散调节手轮使视场中除黑白二色 外无其他颜色，使明暗分界线清晰，再调节折射 率调节手轮，使明暗分界线和十字线交叉点相合。
蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。通过折射 率可确定糖液的浓度及饮料、水果罐头的糖度， 还可测定果汁、蜂蜜等食品可溶性固形物的含量。
二、折射法测定的基本原理
（一）光的折射现象与折射定律
光线从一种介质（如空气）射到另一种介质（如水） 时，除了一部分光线反射回第一种介质外，另一部分 进入第二种介质中并改变它的传播方向，这种现象叫 光的折射。
二、仪器校正
• 在开始测定前必须用已知折射率的标准折射玻璃 块或蒸馏水来校正。
• 使用蒸馏水进行校正，打开进光棱镜，把蒸馏水 滴在进光棱镜的中央，将棱镜闭合，旋转棱镜转 动手轮，先使读数境内的刻度值等于蒸馏水的折 射率（20 ℃下蒸馏水折射率为1.33299），再观 察目镜内明暗分界线是否在十字线中间，若有偏 差则用附件螺丝刀转动示值调节螺钉，使明暗界 线和十字线交叉点相合，在样品测定过程中螺钉 不允许再动。
探究液体浓度对折射率的影响
探究液体浓度对折射率的影响摘要：阿贝折射计是测量溶液折射率的仪器，如果改变溶液的温度，浓度和阿贝折射计的温度，那么对于折射率的测量是否有影响？因此，我们通过改变三种不同溶液的浓度来探究溶液浓度对折射率的影响。
关键词：折射率；溶液浓度；影响我们知道，不同的液体有不同的折射率，那么同种物质的溶液，如果浓度不同，溶液的折射率否也不同？如果不同，他们之间有什么关系？实验原理1 根据浓度的计算原理，溶质+溶剂=溶液，浓度溶液溶质=⨯%100。
称取不同溶质和溶剂，配置不同浓度的溶液进行测量。
2阿贝折射计是根据全反射原理设计的。
其光路如图1.1所示：将折射率为n 的待测物质放在折射率为n ’的直角棱镜的斜面上，其棱角为A,并用光源S 照之。
光线经透镜两次折射后，形成光束Ⅰ’，Ⅱ’出射，在望远镜视场中将观察到半阴视场，明暗分界线就对应于掠面入射光束。
旋转棱镜旋转手轮，观察两个镜筒里的视场，这时在望远镜视场可观察到明暗分界线上下移动。
当叉丝中心和明暗分界线相吻合时，对应读数视场的读数就是液体的折射率。
如图1.2所示：数据记录：表一：不同的蔗糖浓度对折射率的影响（单位：g ）表二：不同的盐水浓度对折射率的影响（单位：g ）根据以上三个表的数据，以溶液浓度为X轴，折射率为Y轴做曲线图：实验结论及分析1通过实验证明，从曲线图可知，所有的点都围绕在直线两侧。
说明溶液的浓度增大，溶液的折射率也随着增大，并且成线性关系。
2在曲线图中，我们可以看到，在浓度为30%以前，所有的点基本都在直线上。
浓度为50%以后有些偏离直线，是由于溶液的浓度没有完全溶解导致。
参考文献：[1] 白泽生，刘竹琴，徐红.几种液体的折射率与其浓度关系的经验公式延安大学学报（自然科学版）2004,23(1)[2] 翟胜丞，王雅各，卢晓.三元系溶液浓度对折射率的影响南京林业大学学报（自然科学版）2008,32(2)[3]张志伟，尹卫峰，温廷敦，朱林泉，张记龙溶液浓度与其折射率关系的理论和实验研究中北大学学报(自然科学学报) 2009 ,30(3)[4] 黄志贝，傅方聪，芦立娟.用光速测量仪探究蔗糖溶液折射率与浓度的关系浙江海洋学院2011,24(5)。
测量溶液浓度与折射率的关系 2.
学校代码10722学号1007014143 分类号G633.7 密级公开本科毕业设计（论文）题目: 测量溶液折射率与浓度的关系作者姓名:张鹏专业名称: 物理学学科门类: 理学指导教师: 李耀宗副教授提交论文日期:二○一四年四月成绩等级评定:摘要本实验运用掠入射法测量透明液体的折射率。
对于同种透明液体而言，在同一温度下其折射率会随浓度的变化而发生变化。
本实验通过搜索相关资料，查出食盐在20℃时的浓度与密度的关系，进而配制出相同体积不同浓度的食盐溶液。
在所盛放待测液体的底部用红笔做标记，用显微镜分别观察其不放液体，盛放液体其底部及盛放液体时液体表面红色漂浮物最清晰的像的位置多次测量并记录，将折射率的计算由光疏介质进入光密介质时入射角与折射角正弦值的比值转化为成像位置的比值。
进而再对蔗糖运用同样的方法，通过软件拟合，可得出透明液体的折射率随浓度的增加而均匀的增加。
本实验的优点在于将传统的测量折射率由在光疏介质进入光密介质时入射角与折射角的正弦值的比值转化为其成像位置差的比值，简单直接。
采用同种颜色的标记物，避免色散产生的影响。
并且配置相同体积不同浓度的溶液，且进行了多组测量取平均值，降低了由于实验精度不足所引起的误差。
不足之处在于标记物的成像位置为间接测量，液体表面张力的存在，降低了实验的精确度。
关键词：测量;溶液;浓度;折射率1 引言光从真空射入介质发生折射式，入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值叫做介质的“绝对折射率”。
它表示光在介质中传播时，介质对光的一种特征。
本实验研究的是光从空气中射入液体中入射角与折射角正弦之间的比值，即为相对折射率。
透明液体介质折射率的准确测量对于颜色密度差别不大但但折射率变化较大的液体的准确快速的鉴别具有重要的意义。
而测量透明液体折射率与其浓度的关系，可通过测量某透明溶液的折射率而简单快捷准确的得出其浓度。
液体介质折射率的测量一般的主要方法有阿贝折射仪测定液体介质的折射率，折射极限法测液体介质的折射率，薄膜干涉法测液体介质的折射率及掠入法测量液体介质折射率等方法。
溶液浓度与折射率的关系
样品纯度不均 一导致测量误
差
样品纯度对折 射率测量的影 响程度与具体
物质有关
仪器精度：仪器的精度越高，误差越小，折射率测量的准确性越高。 操作规范：严格按照操作规范进行测量，避免因操作不当引起的误差。 温度影响：温度的变化会影响仪器的测量结果，因此需要控制实验温度，减小误差。 仪器老化：仪器长时间使用或存放不当会导致性能下降，影响折射率测量的准确性。
PART FOUR
温度变化导致物质分子的热运动发生变化，影响折射率测量结果 温度对折射率测量的影响程度与物质种类有关，不同物质对温度的敏感程度不同 温度梯度可能引起折射率测量误差，需要采取措施减小误差 测量时需要控制温度稳定，以确保折射率测量结果的准确性
样品纯度越高， 折射率测量值
越准确
杂质和气泡对 折射率测量产
氯化钠溶液：随着浓度的增 加，折射率呈现非线性变化。
硫酸铜溶液：随着浓度的增 加，折射率逐渐增大。
葡萄糖溶液：随着浓度的增 加，折射率逐渐减小。
蔗糖溶液：随着浓度的增加， 折射率呈现先增大后减小的趋
势。
PART THREE
光的折射现象
折射率与波长的 关系
折射率与温度的 关系
折射率测量在溶 液浓度分析中的 应用
溶液浓度与折 射率的关系研 究已经取得了 重要的进展， 为实际应用提 供了理论支持。
不同浓度的溶 液具有不同的 折射率，这一 规律已经被广 泛认可和应用。
随着研究的深 入，人们对于 溶液浓度与折 射率之间的复 杂关系有了更 深入的了解。
目前，溶液浓度 与折射率的关系 研究仍然存在一 些挑战和问题， 需要进一步探讨
折射率测量原理：基于光的折射定 律，通过测量光在两种不同介质交 界面的折射角度来计算折射率。
蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究
蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究
蔗糖溶液浓度与折射率和旋光度的关系是生物技术领域非常重要的一个课题，
它既有助于建立测量方法，也有助于实现生物分析过程中对蔗糖浓度和折射率等特性进行定量测定。
本文综述了蔗糖溶液浓度与折射率之间的相关性及其旋光度的实验研究，为生物分析和技术的进一步发展提供了有益的参考。
根据近年的研究表明，蔗糖溶液浓度和折射率会有一定的相关性，其强度也随
着蔗糖溶液的浓度的上升而随之提高。
使用0.03-6.0 %（重量/容积）的蔗糖溶液，研究发现，蔗糖溶液的折射率在1.3286-1.3405之间变化；而在增加到9 %-15 %后，折射率在1.3488-1.3603之间变化。
当浓度提高到30 %时，折射率最终下降
至1.3385-1.3606之间，极限值约为1.3500。
从实验结果上看可以推断，相比于
低浓度的溶液，高浓度的溶液的折射率增加的增幅更小。
此外，研究还发现，随着蔗糖溶液浓度的增加，溶液的旋光度也会越来越大，
在0.03 %浓度时，溶液的旋光度为-25.2°；而在30 %浓度时，溶液的旋光度已经增加到-9.5°，差距接近2倍。
从数据上来看，蔗糖溶液浓度和旋光度似乎也有一定的正相关性，当蔗糖溶液浓度增加时，溶液的旋光度也会增加。
综上所述，实验表明，蔗糖溶液的浓度与折射率和旋光度有一定的关系，并通
过实验发现，浓度越高，折射率的增加越小，而旋光度的增加越大。
这些知识为生物分析和技术的进一步发展提供了有益的参考依据。
不同光学方法测量蔗糖溶液糖度的误差分析
2023年10月第43卷第5期广西糖业GUANGXI SUGAR INDUSTRYVol.43，No.5，Oct.2023不同光学方法测量蔗糖溶液糖度的误差分析徐瑾仪1，张泽锋1，曾才兴1，钟国涛2，李卓正3，熊正烨1*（1.广东海洋大学电子与信息工程学院，广东湛江524088；2.广东海洋大学海洋工程与能源学院，广东湛江524088；3.广东海洋大学化学与环境学院，广东湛江524088）摘要：食品加工领域监测饮品糖度常用的光学测量方法有折射率法和旋光法，折射率法又可细分为全反射法和分光计法。
文章描述全反射法、分光计法和旋光法的测量原理，配制一系列已知糖度的蔗糖溶液并分别用全反射法（白利糖度计法）、分光计法和旋光法测量其糖度，分析3种方法的测量误差，比较各测量方法的特点。
结果表明，白利糖度计法、分光计法和旋光法测量的糖度值误差分别为0.35~0.51、0.10~0.11和0.33~0.35，其中，分光计法的测量结果最准确，误差最小。
由糖度测量值与实际糖度值间的线性关系可知，分光计法的测量值与实际值之比最接近1.0000，旋光法的测量值与实际值之比为1.0008，白利糖度计法的测量值与实际值之比为1.0340；结合测量原理分析可知，光在蔗糖溶液中折射率（n ）随着糖度的变化呈非严格线性关系变化，光在蔗糖溶液与棱镜表面界面产生全反射的临界角与溶液糖度的关系也不是严格的线性关系，因此，白利糖度计若只是简单线性标定，可能会带来较大的系统误差；旋光法和分光计法测量的糖度值准确性相对较高，但需样品量较多，且要求样品的透明度较高。
在实际糖度测量中，应根据具体情况选择合适的光学方法。
关键词：蔗糖溶液；全反射法；分光计法；旋光法；糖度；折射率中图分类号：S123；TS247文献标志码：A文章编号：2095-820X （2023）05-0009-06收稿日期：2023-10-01基金项目：湛江市科技计划项目（2022A05022）；广东海洋大学科研项目（060302112102）通讯作者：熊正烨（1972-），男，博士，教授，主要从事发光材料与器件研究工作，E-mail ：********************第一作者：徐瑾仪（2002-），女，研究方向为发光材料与器件，E-mail ：*********************0引言在饮料和水果行业及糖业生产等领域均需准确测量液体的糖度［1-3］。
阿贝折射仪的解析
阿贝折射仪的解析仪器用途本仪器能测出蔗糖溶液的质量分数(锤度Brix)(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。
[1]?工作原理折射仪的基本原理即为折射定律：n1,n1n2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Ⅰ，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。
[2]仪器结构光学部分仪器的光学部分由望远镜系统二个部分组成1.进光棱镜2.折射棱镜3.摆动反光镜4.消色散棱镜组5.望远物镜组6.平行棱镜7.分划板8.目镜9.读数物镜10.反光镜11.刻度板12.聚光镜阿贝折射仪进光棱镜(1)与折射棱镜(2)之间有一微小均匀的间隙,被测液体就放在此空隙内.当光线(自然光或白炽光)射入进光棱镜(1)时便在其磨砂面上产生漫反时，使被测液层内有各种不同角度的入射光，经过折射棱镜(2)产生一束折射角均大于临界角Ⅰ的光线.由摆动反射镜(3)将此束光线射入消色散棱镜组(4)，此消色散棱镜组是由一对等色散阿米西棱镜组成，其作用是获得一可变色散来抵消由于折射棱镜对不同被测物体所产生的色散.再由望远镜(5)将此明暗分界线成象于分划板(7)上，分划板上有十字分划线，通过目镜(8)能看到如图五上半部所示的象。
光线经聚光镜(12)照明刻度板(11)，刻度板与摆动反射镜(13)连成一体，同时绕刻度中心作回转运动。
通过反射镜(10)，读数物镜(9)，平行棱镜(6)将刻度板上不同部位折射率示值成象于分划板(7)上。
结构部分底座(14)为仪器的支承座，壳体(17)固定在其上。
用光速测量仪探究蔗糖溶液折射率与浓度的关系
致 成 一次 线性 关 系 ， 等量 关 系式 为 一０ ０ ３２ 其 ． ０ ｃ
第 ２ ４卷
第 ５期
大
学
物
理
实
验
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ５ １２ ．
２１年 １ ０１ Ｏ月
ＰＨＹＳ ＣＡＩ Ｉ ＥＸＰＥＲ１ ＥＮＴ ０Ｆ Ｃ０ｌＩＥ Ｍ ， ＧＥ
Ｏｃ ． Ｏ １ ｔ ２ １
文 章 编 号 ：０ ７２ ３ （０ １０ —０ １０ １ ０—９ ４ ２ １ ）５０ ０ —３
Ｃ — 型光 速 测量 仪 、 率 计 、 ＧＶ 频 卷尺 、 细绳 、 计
算 机 、 同浓 度蔗糖 溶 液 。 不
用含 蔗糖 率 ９ ％的 白砂 糖 和蒸 馏水 ， 用 精 ５ 使 确度 为 ０ ０ １ｇ的 电子 天 平 ， 制质 量 百 分 比浓 ． ０ 配 度分 别为 ３ ０ ／，． ， ． ， ０ ０ ， ． ５ ０ ７ ０ ／ １ ． 四种 不 同 ９ ６ ９ ６ 浓度 的蔗糖 溶 液 。 ３ ２ 测 量沿光 路方 向透 明 凹型水 槽 内壁 间 距 ． 用千 分尺 测量 出沿 光路方 向透 明 凹型水槽 内 壁间距 ， 不 同 的位 置 测量 ５次 ， 在 分别 记作 、 （ 、 。ｄ 、 取 平均 值 。 『 ｄ 、 ｄ ，
３ ３ 测量 不 同浓 度的蔗 糖 溶液的 折射 率 ．
２ 实 验 原 理
根据光程定义． 当真空中传播 的光通过折射
率＞ １的 透 明介 质 时 ， 光 程 将 增 加 。设 透 明介 其 质 沿光路 方 向长度 为 ｄ 未将 其 放入 光 路 中时 。 ， 光 在这 段距 离 ｄ 内 的光 程 为 ｃ （ 为 光 速 ） ｄ Ｃ 。若 将 透 明介 质 置于 光路 中 ， 光在 介 质 中 的光 程 为 则
蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究
蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究张思慧;周小岩;辛琨;张鑫鹏;邹俭英;黄柳宾【摘要】以蔗糖溶液为研究对象,研究其浓度与折射率、旋光度三者之间的关系.通过分光计测量激光光线通过溶液的入射角和折射角,计算得到不同浓度蔗糖溶液的折射率.通过WXG-4圆盘旋光仪测量不同浓度蔗糖溶液的旋光角度.由实验结果可知蔗糖溶液的折射率、旋光度与浓度之间基本呈线性关系.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2017(030)006【总页数】4页(P30-33)【关键词】蔗糖溶液;浓度;折射率;旋光度【作者】张思慧;周小岩;辛琨;张鑫鹏;邹俭英;黄柳宾【作者单位】中国石油大学(华东),山东青岛 266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580;中国石油大学(华东),山东青岛 266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580;中国石油大学(华东),山东青岛 266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】O436液体的浓度是液体的重要特性参数之一，液体的许多性质都与浓度相关。
如果能够建立起液体的浓度与其他特性参数(如折射率、旋光度、吸光光谱等)之间的关系，对液体性质的分析将十分有利。
利用光学方法对液体进行研究，有利于保持液体的原有性质[1]。
折射率是与液体浓度密切相关的一个特性参量，可以直接反映物质的品质，也可以得到溶液中溶质的含量。
液体浓度与旋光度也直接相关，可以通过测量具有旋光性溶液的旋光度得到其浓度。
溶液浓度、旋光度和折射率的测量是物理实验中经常测量的物理量，但很少涉及它们三者之间的关系。
本文以蔗糖溶液为研究对象，得到溶液浓度与折射率、旋光度之间的具体关系。
根据光与物质的相互作用，溶液浓度与折射率关系可以用一个理论模型来描述。
由洛伦兹电子论、朗伯定律和比尔定律可得溶液折射率n和浓度c存在如下关系[2]：c≈n-+式中γ为经典辐射的阻尼系数，ω0为电子的固有频率，ω为入射光的频率，λ为真空中的波长，α为一个与浓度无关的常数，N是单位体积中原子的数量，e是电子的电荷，μ0为介质的相对介电常数，m是电子的质量。
不同浓度蔗糖水溶液折射率的理论与实验研究
不同浓度蔗糖水溶液折射率的理论与实验研究XXX（XX 大学XXX 学院 物理学07级）摘 要：根据洛伦兹电子论、朗伯定律和比尔定律,提出了一种用来描述溶液的浓度与其折射率线性关系的理论模型.实验测定了蔗糖溶液,基于最小二乘法原理,根据实验数据得到各自的浓度与其折射率关系的实验模型,实验结果表明模型的计算结果与实际测量结果的误差小于2%.这种研究结果对利用光激发表面等离子共振技术[912]-和介质增强古斯－汉欣位移方法[1820]-测量溶液的浓度具有参考意义.关键词：洛伦兹电子论; 最小二乘法; 溶液的浓度; 折射率; 理论模型Sucrose solution refractive index of different concentrations oftheoretical and experimental researchXXXX（Physics 07, College of Physics and Electronic Information , XXX University ）Abstract ：According to Lorentz theory of electronic, Lambert law and Bill law, puts forward a kind of used to describe the concentration of a solution of linear relationship with the theoretical model of refractive index of the sucrose solution. Experiment men -suration, based on the least squares principle, according to the experimental data of th -eir respective concentration and get the experimental model, refractive index of the r -elationship between exper I mental results show that model calculation results and the practical measurement results error is less than 2%.This research results on the surface plasma resonance by photo lumine scence technology and media enhance Goos-hanch -en ways to measure the concentration of a solution of displacement reference. Key words ：Lorentz theory of electrons; least squares method; concentration of solution; refractive index; theoretical model1 引言溶质的质量分数是溶液质量浓度的一种常用表达方法, 是实际生产和教学实验中的一个重要参数.常用溶液的质量分数测量方法有: 滴定法(实验常用),“电容”法,超声波法,光学方法等.其中光学方法在一系列理论和实验研究的不断完善和光纤技术、棱镜镀膜技术以及光电检测技术的不断发展,为高精度测量溶液浓度提供了可能,如棱镜表面等离子体共振技术[912]-、光纤表面等离子体共振传感技术[912]-和电介质薄膜增强古斯-汉欣位移技术[1820]-,这些技术和方法是以棱镜反射光为测量基础,其基本原理是测出溶液的折射率,然后再换算为溶液的浓度,所以统称为折射率法. 折射率法测量溶液的质量浓度是目前较为常用的方法,它廉价、方便的特点使其在应用中更为实用[13],目前在啤酒生产、海水盐度测试等领域中已有了应用.折射率是光学介质的一个重要的物理参数,反映了物质的光学基本性质. 折射率与介质本身的性质息息相关,在外界条件一定的情况下,掌握折射率的变化情况可以了解物质的光学性能、纯度、质量浓度以及色散等性质. 折射率法测量溶液的质量浓度正是利用了折射率与溶液质量浓度之间特定的变化关系,通过对折射率的测量计算得到溶液的质量浓度.溶液质量浓度与折射率关系的研究,如果能建立起二者之间的经验公式,则已知其中的任意一个量就可以计算出另一个量,这在生产部门和高校实验中是很有实用价值的.本文根据实验数据建立起蔗糖液体的折射率与其浓度的经验公式,公式的计算值与实验值基本吻合[1]. 2 溶液浓度与其折射率关系的理论模型以棱镜反射光为基础的测量方法已经引起更多的重视和研究[2021]-,因此可从光与物质的相互作用关系,求得溶液浓度与其折射率关系的理论模型. 麦克斯韦光的电磁理论虽然可以正确地说明光在介质中传播的许多重要性质和光与物质相互作用的一些重要现象,但是麦克斯韦光的电磁理论是建立在把介质看成一个连续的结构,而未考虑组成介质的原子和分子的电结构. 因此利用麦克斯韦光的电磁理论就很难解释与介质折射率有关的色散现象,也就无法求出介质的吸收系数和折射率的表达式,为此可以根据洛伦兹的电子论,假设组成介质的原子或分子内的带电粒子被准弹性力保持在他们的平衡位置附近,并具有一定的固有振动频率. 这种假设的介质在光的作用下，其电子的位移满足方程 2202d r dr eE r dt dt mγω++=- （1）306e c mωγπε= （2） 式中 e 是电子的电荷, 是电子离开平衡位置的位移, 0ω是电子的固有频率, m 是电子的质量, E 是与介质作用的光场, c 是光在真空中的速度, 810Hz γ=是经典辐射的阻尼系数. 求解方程式(1)(2), 可得到介质中的电子在光场的作用下的位移为 20/()()e m r E z i ωωγω-=-- （3） 式中 ω是光波场的频率. 对于稀薄气体或者低浓度溶液,其感应电极化强度为2220/()()Ne m P E z i ωωγω-=-- （4） 式中:N 是单位体积中原子的数量. 由电磁场理论可以知道,极化强度与电场的关系为()r P E z εχ= （5）比较式(4)和式(5)可以得到介质的电极化率χ的表达式,很明显它是一个复数,可以表示为i χχχ'''=+,这样就可以得到它的实部和虚部分别为 2022220()r Ne m ωωχεωωγω-'=-- （6） 22220()r Ne m γωχεωωγω''=-+ （7）麦克斯韦关系n =,介质的折射率也为复数,式中 r μ为介质的相对磁导率,r ε为介质的相对介电常数. 大多数介质的磁性都很弱,因此可认为1r μ≈. 假设复折射率为n i η==+,式中 n 为溶液的折射率,η为消光系数.根据二项展开定理有2222222240022222222222000222222422222222222000()12()8()2()2()4()rrNe N em mNe N ei im mωωωωγωεωωγωεωωγωωωγωγωεωωγωεωωγω---=+--+⎡⎤-+⎣⎦-+-+-+⎡⎤-+⎣⎦（8）对于光波场来说,其频率很大,当溶液的浓度不太大时,式(8)中第5项后的各项均含有因子1/γω,因此第5项以后的各项可以忽略不计. 这样可以得到22222222240022222222222000()12()8()rNe N enm mωωωωγωεωωγωεωωγω---=+--+⎡⎤-+⎣⎦（9）222222()rNemγωηεωωγω=-+（10）由式(9)和式(10)可以得到介质的消光系数与介质的折射率关系为2222224222222222000()1/(1)8()N enmωωγωγωηωωεωωγω--≈-+-⎡⎤-+⎣⎦（11）根据朗伯定律和光强度的定义,可以知道,吸收系数K与消光系数η的关系为2222224222222222220000()4442()N eK nmωωγωππγωπγωηλλωωλωωεωωγω--=≈-+--⎡⎤-+⎣⎦（12）又根据比尔定律,当溶液的浓度不很大时,分子之间的相互作用可以忽略时,溶液的吸收系数K与其浓度c成正比,即K cα=,其中α是一个与浓度无关的常数,只取决于吸收物质的分子特性. 因此可以得到溶液浓度与其折射率之间的关系式为2222224222222222220000()442()N ec nmωωγωπγωπγωαλωωαλωωαεωωγω--≈-+--⎡⎤-+⎣⎦(13)从式(13)可以看出: 当作用于溶液的光场频率为一常数时,溶液的浓度与其折射率近似成线性关系,即可以写为=+c an b式中a,b为两个常系数;c为溶液的浓度;n为溶液的折射率.3 阿贝折射计的原理及使用步骤3.1 阿贝折射仪的外形结构如图1所示:图1 阿贝折射仪3.2．阿贝折射仪由测量系统和读数系统两部分组成如图2、图3所示:图3 阿贝折射仪的读数图2 阿贝折射仪测量、读数系统测量系统: 光线由反光镜18进入进光棱镜16,经过被测液体后射入折光棱镜15,再经过两个阿米西棱镜14、13,以消除色散, 然后由物镜12将黑白分界线成像于分划板11（内有十字叉丝）上,经目镜9放大后成像于观察者眼中.读数系统: 光线由小反光镜4照明刻度盘3,经转向棱镜5及物镜6将刻度成像于分划板7上,再经目镜8放大成像后以供观察.刻度盘和棱镜组是同轴的,旋转手轮2可同时转动棱镜组和刻度盘.在测量镜筒视场中如出现彩色区域,使分界不够明显,可旋转阿米西棱镜手轮10,以调整棱镜的位置,抵消色散现象,至黑白分界明显,调节2使叉丝交点与分界线重合. 此时在读数镜筒分划板中的横线在右边刻度所指示的数值即为待测液体的折射率,如图3所示,对于糖溶液,还可以从分划板中的横线在左边刻度所指示的数据,得出该糖溶液中含糖量浓度百分数.由于液体折射率随温度而变化,测量时需记录液体的温度,本仪器备有温度计插孔和恒温插头.3.3 实验原理阿贝折射仪是药物鉴定中常用的分析仪器,主要用于测定透明液体的折射率. 折射率是物质的重要光学常数之一,可借以了解该物质的光学性能、纯度和浓度等. 当光从一种媒质进入到另一种媒质时,在两种媒质的分界面上,会发生反射和折射现象,如图4所示. 在折射现象中有1122sin sin n n θθ=显然,若12n n >,则12θθ<.其中绝对折射率较大的媒质称为光密媒质,较小的称为光疏媒质.当光线从光密媒质1n 进入光疏媒质2n 时,折射角2θ恒大于入射角1θ,且2θ随1θ的增大而增大,当入射角1θ增大到某一数值0θ而使290θ=时,则发生全反射现象.入射角0θ称为临界角.图4 光在两种媒质界面上的反射和折射现象图5 阿贝折射仪原理图阿贝折射仪就是根据全反射原理而制成的.其主要部分是由一直角进光棱镜ABC 和另一直角折光棱镜DEF 组成,在两棱镜间放入待测液体,如图5a 所示. 进光棱镜的一个表面AB 为磨砂面,从反光镜M 射入进光棱镜的光照亮了整个磨砂面,由于磨砂面的漫反射,使液层内有各种不同方向的入射光.假设入射光为单色光,图中入射光线AO （入射点O 实际是在靠近E 点处）的入射角为最大，由于液层很薄,这个最大入射角非常接近直角. 设待测液体的折射率2n 小于折光棱镜的折射率1n ，则在待测液体与折光棱镜界面上入射光线AO 和法线的夹角近似︒90,而折射光线OR 和法线的夹角为0θ,由光路的可逆性可知,此折射角0θ即为临界角.根据折射定律: 102sin sin 90n n θ=,即210sin n n θ= （14）可见临界角0θ的大小取决于待测液体的折射率2n 及折光棱镜的折射率1n .当OR 光线射出折射棱镜进入空气（其折射率1=n ）时,又要发生一次折射,设此时的入射角为α,折射角为β（或称出射角）,则根据折射定律得1sin sin n αβ= （15）根据三角形的外角等于不相邻两内角之和的几何原理,由△ORE ,得()()ϕαθ+︒+=︒+90900 （16）将式（14）、（15）、（16）联立,解得ϕββϕcos sin sin sin 2212+-=n n （17）式中棱镜的棱角ϕ和折射率1n 均为定值,因此用阿贝折射仪测出β角后,就可算出液体的折射率2n .在所有入射到折射棱镜DE 面的入射光线中,光线AO 的入射角等于︒90已经达到了最大的极限值,因此其出射角β也是出射光线的极限值,凡入射光线的入射角小于︒90,在折射棱镜中的折射角必小于0θ,从而其出射角也必小于β.由此可见,以RT 为分界线,在RT 的右侧可以有出射光线,在RT 的左侧不可能有出射光线,见图5a . 必须指出图5a 所示的只是棱镜的一个纵截面,若考虑折射棱镜整体,光线在整个折射棱镜中传播的情况,就会出现如图5b 所示的明暗分界面RR’T’T .在RR’T’T 面的右侧有光,在RR’T’T 面的左侧无光,这分界面与棱镜顶面的法线成β角,当转动棱镜β角后,使明暗分界面通过望远镜中十字线的交点,这时从望远镜中可看到半明半暗的视场,如图5c 所示. 因在阿贝折射仪中直接刻出了与β角所对应的折射率,所以使用时可从仪器上直接读数而无需计算,阿贝折射仪对折射率的测量范围是1.3000至1.7000.阿贝折射仪是用白光（日光或普通灯光）作为光源,而白光是连续光谱,由于液体的折射率与波长有关,对于不同波长的光线,有不同的折射率, 因而不同波长的入射光线,其临界角0θ和出射角β也各不相同.所以,用白光照射时就不能观察到明暗半影,而将呈现一段五彩缤纷的彩色区域,也就无法准确地测量液体的折射率.为了解决这个问题,在阿贝折射仪的望远镜筒中装有阿米西棱镜,又称光补偿器. 测量时,旋转阿米西棱镜手轮使色散为零,各种波长的光的极限方向都与钠黄光的极限方向重合,视场仍呈现出半边黑色、半边白色,黑白的分界线就是钠黄光的极限方向.另外,光补偿器还附有色散值刻度圈,读出其读数,利用仪器附带的卡片,还可以求出待测物的色散率.3.4 阿贝折射计使用步骤3.4.1 校准仪器仪器在测量前,先要进行校准.校准时可用蒸馏水(3330.120=D n )或标准玻璃块进行（标准玻璃块标有折射率）.选用蒸馏水校准方法1．将棱镜锁紧板手12松开,将棱镜擦干净（注意:用无水酒精或其他易挥发溶剂,用镜头纸擦干）.2．用滴管将2～3滴蒸馏水滴入两棱镜中间,合上并锁紧.3．调节棱镜转动手轮2,使折射率读数恰为1.3330.4．从测量镜筒中观察黑白分界线是否与叉丝交点重合.若不重合,则调节刻度调节螺丝9,使叉丝交点准确地和分界线重合.若视场出现色散,可调节阿米西棱镜手轮10至色散消失.（注: 阿贝折射计测量折射率都是在暗室中钠黄光下进行）3.4.2 测定某浓度蔗糖液体的折射率1．将进光棱镜和折光棱镜擦干净.2．滴2～3滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上,并锁紧（若溶液易挥发，须在棱镜组面的一个小孔内加以补充）.3．旋转手轮2,在测量镜筒中将观察到黑白分界线在上下移动（若有彩色,则转动手轮10消除色散,使分界线黑白分明）,至视场中黑白分界线与叉丝交点重合为止. 4．在读数镜筒中,读出分划板中横线在右边刻度所指示的数据,即为待测液体的折射率n,并记录.5．重复3次以上操作,记录数据.4 主要实验仪器实验所用的仪器为精确度为0.001g电子天平和上海物理光学仪器厂生产的WYA 21S 型数字阿贝折射仪(所用光源为钠黄灯).5 不同浓度蔗糖溶液的折射率测量与比较5.1 实验准备实验仪器: 玻璃棒,烧杯,精确度为0.001g的电子天平,容量瓶（5个,带胶头滴管），电吹风机.试剂:蔗糖,蒸馏水.目的: 配置蔗糖溶液质量分数为5.0%、11.0%、16.0%、21.0%、26.0%溶液.步骤: 先用电子天平称烧杯质量,再用电子天平准确称取0.1g蔗糖晶体,放入烧杯中,并用少量蒸馏水溶解,用玻璃棒搅拌, 然后继续加蒸馏水至2g,转移到容量瓶中,即得5.0%蔗糖溶液.按以上方法,在20 ℃下配制一系列不同质量浓度5.0%、11.0%、16.0%、21.0%、26.0%溶液.（注: 每次在烧杯中加入蔗糖时必须将烧杯洗干净并用电吹风机吹干,然后称烧杯的质量）.5.2 阿贝折射计的校准仪器在测量前,先要进行校准. 校准时可用蒸馏水(3330.120 D n )或标准玻璃块进行（标准玻璃块标有折射率）用蒸馏水校准1．将棱镜锁紧板手12松开，将棱镜擦干净（注意：用无水酒精或其他易挥发溶剂，用镜头纸擦干）.2．用滴管将2～3滴蒸馏水滴入两棱镜中间，合上并锁紧.3．调节棱镜转动手轮2，使折射率读数恰为1.3330.4．从测量镜筒中观察黑白分界线是否与叉丝交点重合. 若不重合，则调节刻度调节螺丝9，使叉丝交点准确地和分界线重合. 若视场出现色散，可调节阿米西棱镜手轮10至色散消失.5.3 实验方法5.3.1 测定不同浓度蔗糖液体的折射率1．将进光棱镜和折光棱镜擦干净.2．滴2～3滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上,并锁紧（若溶液易挥发，须在棱镜组侧面的一个小孔内加以补充）.3．旋转手轮2，在测量镜筒中将观察到黑白分界线在上下移动（若有彩色，则转动手轮10消除色散,使分界线黑白分明）,至视场中黑白分界线与叉丝交点重合为止.4．在读数镜筒中,读出分划板中横线在右边刻度所指示的数据,即为待测液体的折射率n ,并记录.5．对同浓度重复以上6次操作,记录数据.6．分别对不同浓度的蔗糖溶液进行以上操作,记录数据.（注: a 此实验为方便读数据均在暗室中的钠黄光下进行; b 在换另一种蔗糖溶液时，一定要把光棱镜折光棱镜擦干净）5.3.2 实验数据表1 蔗糖溶液折射率随浓度的变化表c 5.0 11.0 16.0 21.0 26.0浓度/%n 1.3411 1.3496 1.3567 1.3650 1.3742 折射率1n 1.3410 1.3495 1.3566 1.3652 1.37472n 1.3412 1.3497 1.3568 1.3654 1.37463n 1.3408 1.3494 1.3566 1.3654 1.37464n 1.3409 1.3494 1.3569 1.3654 1.37445n 1.3410 1.3496 1.3566 1.3653 1.37436平均折射率n 1.3410 1.3495 1.3567 1.3653 1.37455.4 实验数据处理和线性拟合5.4.1 作散点图根据测量结果取其平均值作散点图如下: Array图6 蔗糖溶液浓度与折射率的关系曲线5.4.2 实验数据处理和线性拟合由散点图可以明显地发现这几种溶液的折射率与浓度近似成线性关系,于是作线性拟合方程c an b =+由溶液浓度及其平均折射率(根据表1的测量数据)令: 22222222222222222()()/5(1.3410 1.3495 1.4567 1.3653 1.3745)(1.3410 1.3495 1.4567 1.3653 1.3745)/59.21349.21270.0007()()/5(0.050.110.160.210.26)(0.050.110nn i i i cc i i i s n n n n s c c c c ≡-=-=++++-++++=-=≡-=-=++++-++∑∑∑∑∑∑2.160.210.26)0.15190.12480.0271()()/5(1.34100.05 1.34950.11 1.45670.16 1.36530.21 1.37450.26)(1.3410 1.3495 1.4567 1.3653 1.3745)(0.050.110.160.210.26)1.0764cn i i i i i i s n n c c n c n c ++=-=≡--=-=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯-++++++++=∑∑∑∑7 1.072350.043-=那么得出:/0.0043/0.0007 6.140.158 6.14 1.35748.18cn cc a s s b c an ====-=-⨯=-线性关系0.9976r === 参数偏差0.015/0.015/0.56440.7661c a c b a s s s s s =========由以上数据可以得出回归方程也就是蔗糖浓度c和折射率n的关系式c an b n=+=-（18）6.148.18根据溶液的相关系数r 和图6,可知,在溶液浓度较低时，其浓度与折射率显著线性相关,说明作线性拟合是合理的[12]-.6 结束语（1）为了验证实验模型的正确性,随意配置了蔗糖溶液,用化学方法测定得知蔗糖溶液的浓度为17.4. 后用数字阿贝折射仪测定得到蔗糖溶液的折射率为1.3596. 由式(18)计算可知蔗糖溶液的浓度为17.1. 计算结果和测量结果的相对误差约为2%,说明了实验模型的正确性,也说明了在溶液浓度较小时式(18)是合理的.（2）实验结果证明,这种实验设计方案成本低廉,所需仪器均为基础实验仪器,可行性较高.学生完成实验所需时间大约为3 h,这与学生进行设计性实验的时间相当,且实验内涵丰富，具有一定的延伸性.因此，在设计性实验中开设此类实验是完全可行的.研究溶液浓度与其折射率的关系对于社会生产有实际的意义. 较早地让学生接触这一检测方法,并自己动手设计完成实验,对提高学生的知识应用能力, 培养其自主设计实验能力等各方面都是很有意义的.（3）目前,关于表面等离子体共振技术和利用电介质薄膜增强古斯－汉欣的方法测量溶液折射率的研究非常活跃,因此本研究对于基于表面等离子体共振技术和利用电介质薄膜增强古斯－汉欣位移的方法测量溶液浓度具有一定的参考意义.参考文献：[1 ]白泽生, XXX, 徐红.几种液体的折射率与其浓度关系的经验公式[J ]. 延安大学学报(自然科学版) , 2004, 23 (3) : 33-34.[2 ] 张志伟, 尹卫峰, 温廷敦, 朱林泉, 张记龙[J ].中北大学学报(自然科学版) ,2009,30(3) :282-284.[3 ] 龚镇雄, 普通物理实验中的数据处理[M], 西安; 西北电讯工程学院出版社,1985.52-54.[4 ] 龚镇雄, 漫话物理实验方法[M], 北京: 科技出版社,1991.36-38.[5 ] 林抒, 龚镇雄, 普通物理实验[M], 北京: 人民教育出版社,1982.67-69.[6 ] 曾贻伟, 龚德纯, 王书颖, 汪顺义, 普通物理实验教程[M], 北京:北京师范大学出版.1990.112[7 ]杨述武.大学物理实验[M],北京: 高等教育出版社, 2000.89-90.[8 ]马葭生, 宦强. 大学物理实验[M]. 上海: 华东师范大学出版社, 1998.32-42.[9 ]赵杰, 崔大付. 用表面等离子体谐振测量物质的折射率[J ]. 光电子激光, 1999, 10 (1) : 40-41.[10 ]吴英才, 袁一方. 表面等离子共振传感器的研究进展[J ]. 传感器技术, 2004, 23 (5) : 1-5.[11 ] 高德文, 廖延彪, 赖淑蓉, 等. 用红外光纤传感技术测量液体的浓度[J ] . 传感器世界,2004(10) :25.[12 ] 李炳炎. 光纤液体浓度传感器的研究[J ] . 山东电子,1998 (4) :5.[13 ] 郑小兵, 之己. 测量液体浓度的折射率方法[J ] . 光电子技术与信息, 1998 ,11 v (4) :35.[14 ] 解延雷, 辛督强, 朱民, 等.一种二元溶液折射率的计算方法[J ] . 光学技术, 2006 , 32 (增刊) :108.[15 ] 吴英才, 袁一方. 基于折射率变化的一种新型盐度测量原理研究[J ] . 光学学报, 2005 ,25(2) :199[16 ] 胡玉禧等. 应用光学[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社,1996 ,122.[17 ] 幸督强, 朱民, 解延雷, 等.测量液体折射率的几种方法[J ].大学物理, 2005, 26(1): 34- 37[18 ]Li C F, Yang X Y. Thin-film enhanced Goos-Hanchen shift in total internal reflection [J ]. Chin.Phys. Let t,2004, 21 (3) : 485-488.[19 ] Yang X Y, Liu D M. High-sensitivity sensor based on surface plasmon resonance enhanced lateralbeam displacements[J ]. Chin. Phys. Let t., 2007, 24 (2) : 458-461.[20 ]Valenzuela A G, Uribe R D. Detection limits of an internal-reflection sensor for the optical beamdeflect ion method[J ]. Appl. Opt, 1997, 36 (19) : 4456-4462.[21 ]Villatoro J , Valenzuela A G. Measuring optical power transmission near criticalangle for sensingbeam deflection[J ]. Appl. Opt, 1998, 37 (28) : 6648-6653.[22 ]张季熊, 张梅. 利用临界角附近光能量的变化测量溶液浓度[J ]. 光电子·激光, 2002, 13 (4) :386-389.[23 ]Born M , Wolf E. Principles of Optics[M ]. Cambridge: Cambridge University Press, 2001致谢衷心感谢我的导师XXX副教授！她严谨的治学态度，一丝不苟的敬业精神，诲人不倦的高尚师德，将使我终身受益.在本次设计中，我力争在物理实验设计的各个环节做到合理完善，综合考虑可行性和创新性。
折射率表
折射率的三维建模的各种物质调透明材质时，需要的东西。
宝石玛瑙1.544 - 1.553紫翠玉1.746 - 1.755 铁铝榴石1.75 - 1.83 琥珀1.539 - 1.545紫晶1.532 - 1.554怡1.52 -1.68红柱石1.629 - 1.650 磷灰石1.632 - 1.42海蓝宝石1.567-1.590 Axenite 1.674 - 1.704 贝里尔1.57 - 1.60绿柱石，红1.570 -1.598玉髓1.544 - 1.553铬电气石，1.61 - 1.64 西特林1.532 - 1.554 Clinohumite 1.625 - 1.675珊瑚1.486 - 1.658水晶2.000 Crysoberyl，Catseye 1.746 - 1.755 Danburite 1.627 -1.641钻石2.417祖母绿1.560 - 1.605 祖母绿Catseye 1.560 - 1.605弗卢里特1.434 石榴石，Grossular 1.72- 1.80石榴子石，钙铁榴石1.88- 1.94石榴石，Demantiod 1.880- 1.9石榴石，普通话1.790 -1.8石榴石，皮普1.73 -1.76石榴石，Rhodolite 1.740- 1.770石榴石，Tsavorite 1.739- 1.744石榴子石，钙铬榴石1.74- 1.87Hauyn 1.490 - 1.505利泰1.522 - 1.578玉石，翡翠1.64 - 1.667玉，软玉1.600 - 1.641喷气1.660紫锂辉石1.660 - 1.676拉长1.560 - 1.572青金石1.50 - 1.55蒙斯通1.518 - 1.526摩根石1.585 - 1.594奥布西迪恩1.50蛋白石，黑1.440 -1.460蛋白石，消防1.430 -1.460蛋白石，白1.440 -1.460俄勒冈桑斯1.560 -1.572珍珠1.53 - 1.69橄榄石1.635 - 1.690石英1.544 - 1.553鲁比1.757 - 1.779蓝宝石1.757 - 1.779蓝宝石，星光1.760 -1.773Spessarite 1.79 - 1.81尖晶石1.712 - 1.717尖晶石，蓝1.712 - 1.747尖晶石，红色1.708 -1.735星红宝石1.76 - 1.773坦萨尼特1.690-1.7坦萨尼特1.692 - 1.700黄玉1.607 - 1.627黄玉，帝国1.605-1.640电气石1.603 - 1.655碧玺，蓝1.61 - 1.64电气石，Catseye 1.61 -1.64碧玺，绿1.61 - 1.64电气石，帕拉伊巴1.61 -1.65碧玺，红1.61 - 1.64锆石1.777 - 1.987氧化锆，立方2.173 - 2.21Padparadja 1.760 -1.773金属铝1.39 铜2.43 黄金0.47 聚酯薄膜1.65镍1.08白金2.33银1.35钛2.16普通液体丙酮1.36酒精，乙基（粒）1.36 酒精，甲基（木）1.329 啤酒1.345碳酸饮料1.34 - 1.356 果汁氯（Liq的）1.385蔓越莓果汁（25％）1.351甘油1.473亲爱的，13％的水含量1.504亲爱的，17％的水含量1.494 亲爱的，21％的水含量1.484冰1.309牛奶1.35油，丁香1.535油，柠檬1.481油，橙花1.482油，橙1.473油，红花1.466油，蔬菜（50℃）1.47油蹄1.536兰姆酒，白色1.361洗发1.36230％的蔗糖溶液1.3880％的蔗糖溶液1.49松节油1.472伏特加1.363水（0℃）1.33346水（100℃）1.31766水（20℃）1.33283威士忌1.356普通透明材料眼房水1.33眼，角膜1.38眼睛，镜头1.41眼，玻璃体1.34玻璃，三硫化二砷2.04 玻璃，皇冠（普通）1.52 玻璃，火石，29％的铅1.569玻璃，火石，55％的铅1.669玻璃，火石，71％的铅1.805玻璃，石英1.459玻璃，高硼1.474璐彩特1.495尼龙1.53奥布西迪恩1.50塑料1.460 - 1.55有机玻璃1.488盐1.516。
食品分析复习资料.总结
填空题1、采样遵循的原则是（均匀，有代表性，反映全部组成，质量，卫生状况；保持原有的理化指标，防止损坏或带入杂质）。
2、肉制品新鲜度常用检验方法有（爱氏试剂法）、（蛋白质沉淀法）、（过氧化氢酶法）、（pH 值检验法）。
3、采样一般分三个步骤进行，分别得到的样品为（检验样品、原始样品、平均样品）。
4、分析柑橘类果实及其制品时，用（柠檬）酸表示，K=0.064，K是换算为主要酸的系数，即指（1molNaOH相当于酸的克数）。
5、用工业酒精配制白酒的鉴别主要检测对象是（甲醇）。
6、已知测定蔗糖溶液的糖锤度为35.8oBx，则该糖液的重量百分浓度为（35.8%）。
7、食品分析的方法有哪些（感官分析、化学分析、仪器分析、微生物分析、酶分析法）？8、对于颜色深的食品，测定其酸度的方法有（电位滴定法）。
9、对于含磷脂较多的鱼、贝、肉、蛋等，测定其脂肪含量可采用的方法是（氯仿—甲醇提取法）。
10、测定痕量水分的食品中的水分含量的方法是（卡尔-费休法）。
11、在测定磷酸盐含量比较高的食品的灰分时，为了使灰化完全，可采取的措施有（灰化-次后加水溶解、加入HNO3、H2O2、（NH4）2CO3使蓬松、加Mg2+（空白）+PO43）。
12、食品中的总酸度是指（食品中所有酸性成分的总量，包括未离解的酸的浓度和已离解的酸的浓度）。
13、食品感官分析按照应用目的可分为（嗜好型和分析型）按照方法的性质可分为（差别检验、标度和类别检验、分析或描述性检验）。
14、食品分析的一般程序为（样品的采集、制备和保存，样品的预处理，成分分析，分析数据处理，分析报告的撰写）。
15、快速测定蛋白质的方法名称有（双缩脲法、紫外分光光度法、水杨酸比色法、染料结合法）。
二、是非题1、测定所有食品中的脂肪含量时都可以用索氏抽提法。
（×）2、在测定冰淇淋膨胀率时，加入乙醚的体积为2.0ml，滴加蒸馏水的体积为22.0ml，则冰淇淋膨胀率为92.3%。
不同浓度蔗糖水溶液折射率的理论及实验研究报告
3.3实验原理
阿贝折射仪是药物鉴定中常用的分析仪器,主要用于测定透明液体的折射率.折射率是物质的重要光学常数之一,可借以了解该物质的光学性能、纯度和浓度等.当光从一种媒质进入到另一种媒质时,在两种媒质的分界面上,会发生反射和折射现象,如图4所示.在折射现象中有
2溶液浓度与其折射率关系的理论模型
以棱镜反射光为根底的测量方法已经引起更多的重视和研究 ,因此可从光与物质的相互作用关系,求得溶液浓度与其折射率关系的理论模型.麦克斯韦光的电磁理论虽然可以正确地说明光在介质中传播的许多重要性质和光与物质相互作用的一些重要现象,但是麦克斯韦光的电磁理论是建立在把介质看成一个连续的构造,而未考虑组成介质的原子和分子的电构造.因此利用麦克斯韦光的电磁理论就很难解释与介质折射率有关的色散现象,也就无法求出介质的吸收系数和折射率的表达式,为此可以根据洛伦兹的电子论,假设组成介质的原子或分子的带电粒子被准弹性力保持在他们的平衡位置附近,并具有一定的固有振动频率.这种假设的介质在光的作用下，其电子的位移满足方程
读数系统:光线由小反光镜4照明刻度盘3,经转向棱镜5及物镜6将刻度成像于分划板7上,再经目镜8放大成像后以供观察.
刻度盘和棱镜组是同轴的,旋转手轮2可同时转动棱镜组和刻度盘.在测量镜筒视场中如出现彩色区域,使分界不够明显,可旋转阿米西棱镜手轮10,以调整棱镜的位置,抵消色散现象,至黑白分界明显,调节2使叉丝交点与分界限重合.此时在读数镜筒分划板中的横线在右边刻度所指示的数值即为待测液体的折射率,如图3所示,对于糖溶液,还可以从分划板中的横线在左边刻度所指示的数据,得出该糖溶液中含糖量浓度百分数.
式中 , 为两个常系数; 为溶液的浓度; 为溶液的折射率.
蔗糖浓度与折射率关系蔗糖浓度0~60，相当于折射率为1333~1531
实验：蔗糖浓度与折射率关系
实验原理：折射定律
光由折射率为 n 的介质射入折射率为 N的介质时
n sini=N sinr
实验目的：确定蔗糖溶度
实验步骤：1，转动棱镜,当从目镜中可以看到“半影视场”
2，半边是明区和半边是暗区，
3，并在明暗区间有一条分界线的现象
4，现场中的读数即为被测物质的折射率
5，测定酒精的浓度与其折射率的关系曲线
6，不同浓度的溶液将具有不同的折射率，即浓度与折射率具有一定关系。
7，测出蔗糖溶液内含糖量浓度的百分数
0~60%，相当于折射率为1.333~1.531
数据处理：蔗糖浓度0~60%，相当于折射率为1.333~1.531
结果分析：1，实验结果蛮好，但是配制溶液时溶液溶度不够准确
2,棱镜擦拭的不够干净，引起误差
3，数据读的不够准确
4，棱镜矫正的不够准确。
用阿贝折射仪测液体的折射率
用阿贝折射仪测液体的折射率折射率是透明材料的一个重要光学常数。
测定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。
全反射法具有测量方便快捷，对环境要求不高，不需要单色光源等特点。
然而,因全反射法属于比较测量,故其测量准确度不高（大约Δn=3×104），被测材料的折射率的大小受到限制（约为1。
3～1。
7），且对固体材料还需制成试件。
尽管如此，在一些精度要求不高的测量中，全反射法仍被广泛使用。
阿贝折射仪就是根据全反射原理制成的一种专门用于测量透明或半透明液体和固体折射率及色散率的仪器，它还可用来测量液体的折射率.它是石油化工、光学仪器、食品工业等有关工厂、科研机构及学校的常用仪器.一、实验目的1．加深对全反射原理的理解，掌握应用方法。
2．通过对水、和酒精折射率的测量，学会使用阿贝折射仪。
三、实验原理由全反射定律可知,当光线从光密媒质进入光疏媒质时,若入射角为某个特定角，其折射角可达90o，此入射角称为全反射临界角.反之，当光线以90o入射角自光疏媒质进入光密媒质时，其折射角即为全反射临界角.1. 测量望远镜2。
消色散手柄 3. 恒温水出口4。
温度计 5. 测量棱镜6。
铰链7. 辅助棱镜8。
加热槽9。
反射镜10。
读数望远镜11。
转轴12。
刻度盘罩13. 锁钮14. 底座提供测定折光率的样品，应以分析样品的标准来要求，被测液体的沸点范围要窄.其具体操作如下所述。
1.将折光仪与恒温水浴连接，调节所需要的温度，同时检查保温套的温度计是否精确。
一切就绪后，打开直角棱镜，用丝绢或擦镜纸沾少量乙醇、乙醚或丙酮轻轻擦洗上下镜面,不可来回擦，只可单向擦。
待晾干后方可使用。
（由于对测量的要求不高此步省略）2. 阿贝折光仪的量程为1.3000～1。
7000，精密度为±0.0001，温度应控制在±0。
1℃的范围内。
恒温达到所需要的温度后，将待测样品的液体2～3滴均匀地置于磨砂面棱镜上，滴加样品时应注意切勿使滴管尖端直接接触镜面，以防造成刻痕。