阿贝折射计测定透明介质的折射率

国产WYA型阿贝折射计的外形如图4—7所 示，图中1l为阿贝棱镜组，下面的棱镜为辅 助照明棱镜，上面的棱镜为折射棱镜，它们
整个连接在一个可以旋转的臂上．当旋转手 轮2时，棱镜组同时转动，可使明暗分界线位 于视场中央，并与测量叉丝的交点对准．视
场里的分度标尺上有两行刻度，一行可以直
读折射率的数值，另一行刻有百分浓度，作 为测定糖溶液浓度的专用标尺
并不影响计算公式
的适用n性．n12 sin2
阿贝折射计
的光学系统由 两部分组成： 望远系统与读 数系统，如图 4—5所示．
望远系统：光线经反射镜1反射进入照明 棱镜2及折射棱镜3，待测液体放置在棱镜2与 3之间，经阿米西消色差棱镜组4以抵消由于
折射棱镜与待测物质所产生的色散，通过物 镜5将明暗分界线成像于分划板6上。再经目 镜7、8放大成像后为观察者所观察．
转动的角度可从读数盘上读出．在平行于
阿贝折射棱镜的主截面内，产生一个随转动 角度改变的色散，色散的方向和数值的大小 均可变化，以抵消由于折射棱镜和待测样品 产生的色散，使观察的半荫视场清晰、界线 分明．从消色差棱镜组转动的角度，对照仪 器的附表，使可查知样品的平均色散nF一nC．
读数系统：光线由小反光镜14经毛玻璃 13照明刻度盘12，经转向棱镜ll反物镜10将 刻度成像于分划板9上，再经目镜7’、8’放 大成像后为观察者所观察．
n n12 sin2 计算待测固体的折射率．
测定时，将待测样品的抛光面与折射棱
镜AB面紧密地叠合在一起，中间添加一层接
触液，形成均匀的液膜，其折射率应大于样
品的折射率(例如α一溴代萘，nD=1.66)，当 样品折射率大于1.66时，可用二碘甲烷(nD =1.74)进行测量，可以证明接触液的加入，
用光源S照亮折射棱镜上的磨砂面BC，使之成为 一个扩展的平面光源．从面上各点发出的光线I、 Ⅱ射抵AB面上的E点时，入射角均不相同。其中入 射角大于临界角ic者，皆发生全反射后再由AC面射 出，同样，在望远镜对准I’观察时，亦可看到半荫 视场，只是明暗分布恰与透射光的视场分布相反，
其临界出射角当为最大，而且视场中明暗的对比也 不如透射光明显，这是由于照射在AB面上那些小 于临界角的光线，也会在AB面上产生部分的反 射．测出AC面上的临界出射角，仍可代入式，
1．液体折射率的测定
(1)转动棱镜锁紧手柄10，打开棱镜，用脱 脂棉沾一些无水酒精将棱镜面轻轻地擦干 净．在照明棱镜的磨砂面上滴上一两滴待测 液体，旋紧棱镜锁紧手柄，使液膜均匀，无 气泡，并充满视场．
(2)调节两反光镜4及12．使两镜筒视场明 亮．
(3)旋转手轮2使棱镜组11转动，这时在望 远镜视场中可观察到明暗分界线上下移动， 旋转阿米西棱镜手轮8，使视场中除黑白二色 外无Biblioteka 他颜色．将分界线对准十字又丝中心，
阿贝折射计是根据全反射原理设计
的．它有两种工作方式，即透射式和反射 式．阿贝折射计中的折射棱镜ABC和照明棱 镜都是直角棱镜，由重火石玻璃制成．照明 棱镜的面经过磨砂，供透射式测量作为漫射 光源用．折射棱镜的BC面也经过磨砂，供反 射式测量作为漫射光源用．
透射式测量光路如图4—4(a)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照明 之．如果介质的折射率n<n’，与图4—1相同， 经棱镜ABC两次折射后，由AC面射出的光束，
动仪器上的校正螺旋，使之完全相同。这样， 折射计的读数就得到校正．
如使用仪器中的标准玻璃块(nD=1.517 2) 进行校正，则应根据测定固体折射率的方
法，在标准玻璃块与折射棱镜之间滴入高 折射率的接触液，按上述方法进行校正．
3．任何物质的折射率都与测量时使用的 光波的真空波长和温度有关，本仪器在消除 色散的情况下测得的折射率，其对应光波的 波长)λ=589.3 nm；如需要测量不同温度时的 折射率，可将阿贝折射计与恒温、测温装置 连用，待阿贝棱镜组和待测物质达到所需温 度后，方能进行测量．一般均在室温下进 行．
于是读数镜视场右边所指示的刻度值，即为 待测液体折射率n的数值．例如图4—8所示时， 折射率为n=1.438 3．
(4)依同样方法，重复步骤(1)一(3)，测量 另一种待测液体的折射率，并与方法一测 得的结果进行比较，分析测量误差．
2．固体折射率的测定 自行设计实验步骤，测定玻璃样品的折射
率．
在望远镜视场中将观察到半荫视场，明暗分 界线就对应于掠面入射光束，测出AC面上相 应的临界出射角，即可应用式
计算．
n n12 sin2
应用阿贝折射计测定固体折射率时，不用
照明棱镜．对于加工有两个抛光面的固体样 品，测量光路可采用如图4—4(b)所示的透射 式测量，对于加工只有一个抛光面的固体样 品，则可采用如图4—4(c)所示的反射式测 量．
实验中应注意下列事项： 1．测量工作开始前，注意做好棱镜面的
清洁工作，以免在工作面上残留其他物质而 影响测量精度．
2．必须对阿贝折射计进行读数校正．通 常，最简便的方法是用蒸馏水来校正，因蒸 馏水在一定温度(20。)和一定光源(钠光589.3 nm)照射下，它的折射率为已知值n水=1.333 0．为此，只要滴几滴蒸馏水到进光棱镜上， 调节并读取其折射率数值，如不相符，可微
阿贝折射计测定透明介质的折射率
目的 1．了解阿贝折射计的工作原理，并熟悉其使用
方法 2．掌握用阿贝折射计测定透明介质的折射率；
仪器和用具 阿贝折射仪一台，折射率液（溴代萘）一
瓶，待测液（自来水，酒精，糖溶液）、滴 管 、脱脂棉及擦镜纸。
原理与仪器描述
阿贝折射计是测量固体和液体折射率的常 用仪器，测量范围为1.3～1.7，可以直接读出 折射率数值，操作简便，测量比较准确(精度 为0.000 3)，还可测量不同温度时的折射率。 测量液体时所需样品很少，测量固体时对样 品的加工要求不高。
阿米西消色差棱镜组由两个完全相同的直
视棱镜组成，每一个直视棱镜又由三个分光 棱镜复合而成．棱镜I和Ⅲ的介质相同，与棱 镜Ⅱ互为倒置，并使钠黄光(D线)能无偏向地 通过，但对波长较长的红光(C线)、波长较短 的紫光(F线)，因复合棱镜的色散，将产生相 应的偏折，其主截面如图4—6所示．消色差
棱镜组通过一个公用的旋钮调节，使之绕望 远镜的光轴沿相反方向同时转动．