折射率是物质的重要物理常数之一,可借助它了解物质的纯度、浓度及其结构。在实验室中常用阿贝折射仪来测量物质的折射率。它可测量液体物质。试液用量少,操作方便,读数准确。
1、构造原理
仪器的主要部分为两块高折射率的直角棱镜,将两对角线平面叠合。两棱镜间互相紧压留有微小的缝隙,待测液体在其间形成一薄层,其中一个棱镜的一面被反射镜反射回来的光照亮。
工作原理:当一束光投在两种不同性质的介质的交界面上时发生折射现象,它遵守折射定律:
式中:a为入射角;b为折射角;nα、nβ为交界面两侧两种介质的折射率。在一定温度下对于一定的两种介质此比值是一定的。光束从光密介(如玻璃)进入光疏介质(如空气)时,入射角小于折射角,入射角增大时折射角也增大,但折射角不能无限增大,只能增加到b=90°。这时入射角成为临界角。因此,只有入射角小于临界角的入射光才能进入光疏介质中。反之,若一束光线由光疏介质进入光密介质时,入射角大于折射角。当入射角a=90°时,折射角为bo,故任何方向的入射光都可进入光密介质中,其折射角b≤bo。折射计是根据这个临界折射现象设计的。
光的折射
由于折射率与温度和入射光的波长有关,所以在测量时要在两棱的周围夹套内通入恒温水,保持恒温,折射率以符号n表示,在其右上角表示温度,其右下角表示测量时所用的单色光的波长。如nd25℃时对钠黄光的折射率。但阿贝折射计使用的光源为白光,白光为波长为400nm-700nm的各种不同波长的混合光。由于波长不同的光在相同介质的传播速度不同而产生色散现象,因而使目镜有明暗交界线不清。为此在仪器上装有可调的消色补偿器,通过它可消除色散,而得到清楚的明暗分界线。这时所测得的液体折射率,和应用钠光D线所得的液体折射率相同。
2、使用方法
(1)将超级恒温槽调到测定所需要之温度,并将此恒温水通入阿贝折射计的两棱镜恒温夹套中,检查棱镜上的温度计的读数。如被测样品混浊或有较浓的颜色时,视野较暗,可打开基础棱镜上的圆窗进行测量。
(2)将阿贝折射计置于光亮处,但避免阳光直接照射,调节反射镜,使白光射入棱镜。
(3)打开棱镜,滴1-2滴无水乙醇(或乙醚)在镜面上,用擦镜纸轻轻擦干镜面,再将棱镜轻轻合上。
(4)测量时,用滴管取待测试样,由位于两棱镜右上方的加液孔将此被测液体加入两棱镜间的缝隙间,旋紧锁钮,务使被测物体均匀覆盖于两棱镜间镜面上,不可有气泡存在,否则需重新取样进行操作。
(5)旋转棱镜使目镜中能看到半明半暗现象,让明暗界线落在目镜里交叉法线交点上。如有色散现象,可调节消色补偿器,使色散消失,得到清晰的明暗界限。
(6)测完后用擦镜纸擦干棱镜面。