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1、阿贝折射仪的使用阿贝折射仪的使用引言引言折射率和平均色散是表征物质光学特性的两折射率和平均色散是表征物质光学特性的两个重要常数，借助它们可以了解物质的光学个重要常数，借助它们可以了解物质的光学性能、纯度、浓度及色散大小等。阿贝折射性能、纯度、浓度及色散大小等。阿贝折射仪是最常用的测量物质折射率与平均色散的仪是最常用的测量物质折射率与平均色散的仪器，在科学研究与石油、油脂、制药、制仪器，在科学研究与石油、油脂、制药、制漆、食品、制糖、日用化工等行业中有着极漆、食品、制糖、日用化工等行业中有着极其广泛的应用。其广泛的应用。uu实验目的实验目的了解阿贝折射仪光学系统的结构及其工作了解阿贝折射仪光学系
2、统的结构及其工作原理。原理。学会使用阿贝折射仪的一般方法。学会使用阿贝折射仪的一般方法。测定几种常见液体的折射率。测定几种常见液体的折射率。uu实验仪器实验仪器2WA-J2WA-J阿贝折射仪阿贝折射仪阿贝折射仪阿贝折射仪纯净水及酒精溶液纯净水及酒精溶液纯净水及酒精溶液纯净水及酒精溶液带有滴管的试剂瓶两个带有滴管的试剂瓶两个带有滴管的试剂瓶两个带有滴管的试剂瓶两个脱脂棉等脱脂棉等脱脂棉等脱脂棉等阿贝折射仪的结构1 反射镜；反射镜；2 转轴；转轴；3 遮光板；遮光板；4 温度计；温度计；5 进光棱镜座；进光棱镜座；6色散调节手轮；色散调节手轮；7 色散值色散值刻度圈；刻度圈；8目镜；目镜；9 壳体
3、；壳体；10 手轮；手轮；11 折射棱镜；折射棱镜；12聚光镜；聚光镜；13 温度计座；温度计座；14 底底座；座；15 为折射率刻度调节手轮；为折射率刻度调节手轮；16 调节螺丝调节螺丝 目镜目镜折射率刻度折射率刻度调节手轮调节手轮色散调节色散调节手轮手轮温度计温度计进光棱进光棱镜座镜座恒温器接恒温器接头头锁紧手轮锁紧手轮 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。uu实验原理实验原理 当光线从光密介质进入光疏介质时，入射角会小当光线从光密介质进入
4、光疏介质时，入射角会小当光线从光密介质进入光疏介质时，入射角会小当光线从光密介质进入光疏介质时，入射角会小于折射角。改变入射角可使折射角达到于折射角。改变入射角可使折射角达到于折射角。改变入射角可使折射角达到于折射角。改变入射角可使折射角达到9090 ，此时，此时，此时，此时的入射角称为临界角。的入射角称为临界角。的入射角称为临界角。的入射角称为临界角。2WA-J2WA-J阿贝折射仪测定折阿贝折射仪测定折阿贝折射仪测定折阿贝折射仪测定折射率的工作即利用了测定临界角的原理如下图射率的工作即利用了测定临界角的原理如下图射率的工作即利用了测定临界角的原理如下图射率的工作即利用了测定临界角的原理如下图
5、示示示示N1N1则有则有则有则有由平面几何学可知由平面几何学可知由平面几何学可知由平面几何学可知 将已知的棱镜折射角将已知的棱镜折射角 及棱镜材料折射率及棱镜材料折射率n2、测得的临界角、测得的临界角 i 的正的正弦值弦值sini，即可算得待测液体的折射率，即可算得待测液体的折射率n1。将此计算结果在分划板上。将此计算结果在分划板上制成折射率标尺，在测量时即可直接制成折射率标尺，在测量时即可直接 从分划板上读出测得的折射率从分划板上读出测得的折射率值值。当入射光自待测液体中以当入射光自待测液体中以90入射时，在折射棱镜中的折射角入射时，在折射棱镜中的折射角就就是临界角是临界角c。该光线再经一次
6、折射后，进入望远系统的出射角记。该光线再经一次折射后，进入望远系统的出射角记为为i。当入射光以小于。当入射光以小于90的不同角度入射时，所有的出射角都将的不同角度入射时，所有的出射角都将大于大于i。于是望远镜中的视场被分为明暗两个部分，二者之间的分。于是望远镜中的视场被分为明暗两个部分，二者之间的分界线即为临界角所对应的位置。记待测液体的折射率为界线即为临界角所对应的位置。记待测液体的折射率为n1,折射折射棱镜棱镜ABCD的折射率为的折射率为n2，且有，且有n1n2。依折射定律有依折射定律有 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
7、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095%，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。 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
8、，就可以使色散现象消除。 阿贝折射仪的使用 测定半透明液体的折射率测定半透明液体的折射率n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。将被测液将被测液体用干净滴管加在折射棱镜体用干净滴管加在折射棱镜表面；表面；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。1.加样加样n n打开遮光板，合上反射镜，调节目镜视度，使十字线成象清晰，2.对光对光3.粗调粗调 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。4.消色散消色散 转动消色散手柄，使视场内呈现一个
9、清晰的明暗临界线。5.精调精调 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） n n此时旋转色散调节手轮使分界线不带任何彩色，再微调刻度手轮，使分界线位于十字线的中心。此时视场下方显示值的下排读数即为被测液体的折射率。注意：n n在正式测定前可在正式测定前可用纯水调校仪器。用纯水调校仪器。当分界线位于十当分界线位于十字线的中心时，字线的中心时，下方显示值应为下方显示值应为上排读数上排读数0 0（百分（百分比浓度）、下排比浓度）、下排1.3331.333（折射率）。（折射率）。n n如刻度值不正确
10、，如刻度值不正确，可用螺丝刀旋转可用螺丝刀旋转调节螺丝校正。调节螺丝校正。uu实验步骤实验步骤测定纯净水的折射率测定纯净水的折射率 打开小反光镜，调节反射镜，使两个望远镜视场明亮打开小反光镜，调节反射镜，使两个望远镜视场明亮打开小反光镜，调节反射镜，使两个望远镜视场明亮打开小反光镜，调节反射镜，使两个望远镜视场明亮 ，调节望远镜系统中的目镜，看清分划板上的刻度线（调节望远镜系统中的目镜，看清分划板上的刻度线（调节望远镜系统中的目镜，看清分划板上的刻度线（调节望远镜系统中的目镜，看清分划板上的刻度线（X X型型型型准线），调节读数望远镜中的目镜，并转动棱镜手轮，看准线），调节读数望远镜中的目镜，
11、并转动棱镜手轮，看准线），调节读数望远镜中的目镜，并转动棱镜手轮，看准线），调节读数望远镜中的目镜，并转动棱镜手轮，看清刻度值。清刻度值。清刻度值。清刻度值。 把棱镜组打开，用酒精将棱镜表面擦洗干净，将被测液体把棱镜组打开，用酒精将棱镜表面擦洗干净，将被测液体把棱镜组打开，用酒精将棱镜表面擦洗干净，将被测液体把棱镜组打开，用酒精将棱镜表面擦洗干净，将被测液体用干净滴管加在折射棱镜表面上，并将进光棱镜盖上，用用干净滴管加在折射棱镜表面上，并将进光棱镜盖上，用用干净滴管加在折射棱镜表面上，并将进光棱镜盖上，用用干净滴管加在折射棱镜表面上，并将进光棱镜盖上，用手轮锁紧。要求液层均匀充满视场而无气泡。
12、打开遮光板，手轮锁紧。要求液层均匀充满视场而无气泡。打开遮光板，手轮锁紧。要求液层均匀充满视场而无气泡。打开遮光板，手轮锁紧。要求液层均匀充满视场而无气泡。打开遮光板，合上反射镜，调节目镜使十字线成像清晰。合上反射镜，调节目镜使十字线成像清晰。合上反射镜，调节目镜使十字线成像清晰。合上反射镜，调节目镜使十字线成像清晰。 旋转手轮在目镜视场中找到明暗分界线的位置后旋转手轮旋转手轮在目镜视场中找到明暗分界线的位置后旋转手轮旋转手轮在目镜视场中找到明暗分界线的位置后旋转手轮旋转手轮在目镜视场中找到明暗分界线的位置后旋转手轮使分界线不带任何彩色，再微调手轮使分界线位于十字线使分界线不带任何彩色，再微调
13、手轮使分界线位于十字线使分界线不带任何彩色，再微调手轮使分界线位于十字线使分界线不带任何彩色，再微调手轮使分界线位于十字线中心。中心。中心。中心。 适当调节聚光镜。此时视场下方显示的示值即为待测液体适当调节聚光镜。此时视场下方显示的示值即为待测液体适当调节聚光镜。此时视场下方显示的示值即为待测液体适当调节聚光镜。此时视场下方显示的示值即为待测液体的折射率。的折射率。的折射率。的折射率。 uu实验内容实验内容测定酒精溶液的折射率（步骤同上）测定酒精溶液的折射率（步骤同上）uu注意事项注意事项实验中不要忘记记录实验室温度示数实验中不要忘记记录实验室温度示数实验中不要忘记记录实验室温度示数实验中不要
14、忘记记录实验室温度示数先测纯净水的折射率再测酒精溶液的折射率先测纯净水的折射率再测酒精溶液的折射率先测纯净水的折射率再测酒精溶液的折射率先测纯净水的折射率再测酒精溶液的折射率阿贝棱镜质地较软，再利用滴管加液时，不能让滴管碰到阿贝棱镜质地较软，再利用滴管加液时，不能让滴管碰到阿贝棱镜质地较软，再利用滴管加液时，不能让滴管碰到阿贝棱镜质地较软，再利用滴管加液时，不能让滴管碰到棱镜面上，以免划伤；并合棱镜时，应防止待测液层中存棱镜面上，以免划伤；并合棱镜时，应防止待测液层中存棱镜面上，以免划伤；并合棱镜时，应防止待测液层中存棱镜面上，以免划伤；并合棱镜时，应防止待测液层中存在有气泡。在有气泡。在有气
15、泡。在有气泡。每次测量后，棱镜表面必须用蒸馏水冲洗干净，用棉花擦每次测量后，棱镜表面必须用蒸馏水冲洗干净，用棉花擦每次测量后，棱镜表面必须用蒸馏水冲洗干净，用棉花擦每次测量后，棱镜表面必须用蒸馏水冲洗干净，用棉花擦镜纸轻轻把水分吸干，擦净。镜纸轻轻把水分吸干，擦净。镜纸轻轻把水分吸干，擦净。镜纸轻轻把水分吸干，擦净。做完实验后做完实验后做完实验后做完实验后, ,整理仪器时别忘记填写仪器设备使用记录整理仪器时别忘记填写仪器设备使用记录整理仪器时别忘记填写仪器设备使用记录整理仪器时别忘记填写仪器设备使用记录思考题n n如果待测液体的折射率如果待测液体的折射率n大于折射棱镜的折大于折射棱镜的折射率射率N，能不能用掠入射法来测定，能不能用掠入射法来测定n？ n n透射法（掠入射法）测定液体折射率的理透射法（掠入射法）测定液体折射率的理论依据是什么？半影视场是怎么形成？论依据是什么？半影视场是怎么形成？ n n透射法中为什么要用照明棱镜？入射光的透射法中为什么要用照明棱镜？入射光的强弱对测量有什么影响？为什么？强弱对测量有什么影响？为什么？
