用阿贝折射仪测定物质的折射率

阿贝折射仪测定物质折射率

实验目的

1. 要了解阿贝折射仪的结构和测量原理，熟悉使用方法。

2. 掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法。

3. 用阿贝折射仪测量液体（不同温度下）的折射率和固体折射率。

实验仪器

阿贝折射仪、待测液体（若干）、葡萄糖溶液（若干不同浓度值）、无水酒精（若干）、蒸馏水（若干）、镜头纸、滴管（三支）。

实验原理：

折射仪的基本原理即为折射定律：2211sin n sin n αα=， n 1，n 2为交界面的两侧的两种介质的折射率（图一）。1α为入射角，2α为折射角。

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角达到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。

图二中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观察，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。见图三所示，明暗分界处即为临界角的位置。

图一 图二 图三

图二中ABCD 为一折射棱镜，其折射率为n 2。AB 面上面是被测物体。（透明固体或液体）其折射率为n 1，由折射定律得：

22o 1sin n 90sin n α∙=∙ （1）

i sin sin n 2=∙β （2）

βα+=Φ 则βα-Φ=

代入（1）式得：)sin cos cos (sin n )sin(n n 221βββΦ-Φ=-Φ= （3）

由（2）式得：i sin sin n 2

222=β 推出 2

2222n i sin n cos ）（-=β 代入（3）式得：sini cos i sin n sin n 22

21Φ--Φ=

棱镜之折射角Φ与折射率n 2均已知。当测的临界角i 时，即可换算的被测物体之折射率n 1。

实验步骤

1. 在开始测定前，必须先用蒸馏水或用标准试样校对读数。

2. 每次测定工作之前及进行示值校准时必须将进光棱镜的毛面，折射棱镜的抛光面及标准试样的抛光面，用无水酒精与乙醚（1：1）的混合液和脱脂棉花轻擦干净，以免留有其他物质，影响成相清晰度和测量准确度。

3. 测定透明液体：

将被测液体用干净滴管加在折射棱镜表面，并将进光棱镜盖上，用手轮锁紧，要求液层均匀，充满视场，无气泡。打开遮光板，合上反射镜，调节目镜视度，使十字线成相清晰，此时旋转手轮并在目镜视场中找到明暗分界线的位置，再旋转手轮使分界线不带任何彩色，微调手轮，使分界线位于十字线的中心，再适当转动聚光镜，此时目镜视场下方显示的示值即为被测液体的折射率。

4. 测定透明固体：

被测物体上需有一个平整的抛光面。把进光棱镜打开，在折射棱镜的抛光面加1－2滴比被测物体折射率高的透明液体（如溴代萘），并将被测物体的抛光面擦干净放上去，使其接触良好，此时便可在目镜视场中寻找分界线，瞄准和读数的操作方法如前所述。

5. 若需测量在不同温度时的折射率，将温度计旋入温度计座中，接上恒温器的通水管，把恒温器的温度调节到所需测量温度，接通循环水，待温度稳定十分钟后，即可测量。

注意事项

(1)、测量工作开始前，要做好棱镜的清洁工作，以免在工作面上残留其它物质而影响测量精度。

(2)、必须对阿贝折射仪进行读数校正。通常最简便的方法是用蒸流水来校正，因为蒸流水在一定温度（C o 20）和一定光源（钠光5893 Å），它的折射率为定值，n ＝１.3330。因此，只要在棱镜上滴几滴蒸流水到进光棱镜上，调节并读取其折射率的值，如不相符，可微动仪器上的校正螺旋，使完全相同。这样，阿贝折射仪的读数就校正好了。

(3)、任何物质的折射率都与温度有关，本仪器在消除色散的情况下测得的折射率，其对应光波波长λ=5893 Å，如不需测量不同温度时的折射率，可在室温下进行。

思考问题

1. 阿贝折射仪测定折射率的理论依据是什么？如待测物质的折射率大于折射棱镜的折射率，能否用阿贝折射仪测定？为什么？试讨论本实验所能测定的折射率的范围。

2. 分析望远镜中观察到的明暗视场分界线是如何形成的。

3. 根据以上原理，写出用分光计测量液体折射率的实验步骤。

4. 若仪器未校准，它将主要影响测量的准确度还是精密度？

旋光仪效应

实验目的

1熟悉旋光仪的结构、原理和使用方法；

2测量旋光溶液的旋光率和百分浓度

实验仪器

旋光仪，盛液玻璃管，温度计，已知和未知浓度的葡萄糖溶液。

实验原理

旋光仪的工作原理是建立在偏振光的基础上，并用旋转偏振光偏振面的方法来达到测量目的。

在零度位置时，AA’垂直于中线OX。

上图中，AA’表示检偏镜振动方向，OP与OP’表示视场两半偏振光的振动方向。

当光束经过旋光物质后，偏振面被旋转了一个角度α，如上图虚线所示，这时，两半的偏振光在AA’上的投影不等，而是右半亮，左半暗，如把检偏镜偏振面AA’在相同方向转动α角，则可重新使视场照度相等。这时，检偏镜所转的角度，就是物质的旋光度。知道旋转角（旋光度）、溶柱（试管）长度和浓度，就可根据下式求出物质的比旋光度（旋光本领或旋光

率）：

式中：Q：在温度t时用 光测得的旋转角（旋光度）；

L：溶柱（试管）长度，用分米（dm）做单位；

C：浓度。即100ml溶液中溶质的克数。

由上式可知，旋转角Q与溶柱（试管）长度L及浓度C成正比。

即：

Q=[α]LC

旋光度和温度也有关系。对大多数的物质，用λ=589.44nm（钠光）测定，当温度升高1℃时，旋光度约减少0.3%。对于要求较高的测定工作，最好能在20℃±2℃的条件下进行。

实验步骤

1.配置溶液，并加以稳定和沉淀。把预测溶液盛入试管待测。

2.接通电源，约点燃10分钟，待完全发出钠黄光后，才可观察使用；检验度盘零度是

否正确，如不正确，进行校正。

3.打开镜盖，把试管放入镜筒中测定，并应把镜盖盖上和试管有圆泡一端朝上，以便把

气泡存入，不致应影响观察和测定。

4.调节视度螺旋至视场中三分视界清晰为止；转动度盘手轮，至视场照度相一致（暗视

场）时止。

5.从放大镜中读出度盘所旋转的角度，计算溶液的浓度。

6.关闭电源，整理仪器。

注意事项

1．钠光灯管使用时间不宜超过4h，长时间使用应用电风扇或关熄10～15min，待冷却后再使用。灯管如遇有只发红光不发黄光时，往往是因输入电压过低（不到220V）所致，这时应设法升高电压到220V左右；

2．试管使用后，应及时用水或蒸馏水冲洗干净，揩干藏好；

3．镜片不能用不洁或硬质布、纸去揩，以免镜片表面产生道子等；

4．仪器不用时，应将仪器放入箱内或用塑料罩罩上，以防灰尘侵入；

5．仪器、钠光灯管、试管等装箱时，应按规定位置放置，以免压碎；

思考问题

1．根据测量结果，试问糖溶液是左旋还是右旋?

2．旋光仪的精度是多少?读数时为什么采用对顶读数法?

3．用玻璃管装溶液时应注意什么问题?