1、實用標準文檔阿貝折射儀1阿貝折射儀的用途阿貝折射儀是可直接用來測量液體的折射率，定量地分析溶液的成 分，建言液體的純度。阿貝折射儀是測定分子結構的重要儀器， 因為折射 率與物質內部的分子運動狀態有關，所以測定折射率在結構化學方面也是 很重要的，比如求算物質摩爾折射率、摩爾質量、密度、極性分子的偶極 距等都需要折射率的數據。阿貝折射儀測定折射率時有許多優點： 所需用 的樣品很少，數滴液體即可進行測量；測量精度高（折射率精確到1X10-4）， 重現性好；測定方法簡便，無需特殊光源設備，普通日光或其他日光即可； 棱鏡有夾層，可通恒溫水流，保持所需的制定溫度。它是物理化學實驗室 和科研工作中較常用的一

2、種光學儀器。 近年來，隨著技術的發展，該儀器 也在不斷地更新。2. 儀器描述阿貝折射儀的光學系統由望遠系統和讀數系統組成，如圖1所示。望遠系統。光線進入進光棱鏡1與折射棱鏡2之間有一微小均勻的間 隙，被測液體就放在此空隙內。當光線（太陽光或日光燈）射入進光棱鏡 1時便在磨砂面上產生漫反射，使被測液層內有各種不同角度的入射光， 經折射棱鏡2產生一束折射角均大于出射角度i的光線。由擺動反射鏡3 將此束光線射入消色散棱鏡組4,此消色散棱鏡組是由一對等色散阿米西 棱鏡組成，其作用是可獲得一可變色散來抵消由于折射棱鏡對不同被測物 體所產生的色散。再由望遠鏡 5將此明暗分界線成像于分劃板7上，分 劃板上有

3、十字分劃線，通過目鏡 8能看到如圖2上部分所示的象。讀數系統。光線經聚光鏡12照明刻度板11 （刻度板與擺動反射鏡3 連成一體同時繞刻度中心作回轉運動）。通過反射鏡10，讀數物鏡9，平 行棱鏡6將刻度板上不同部位折射率示值成象于分劃板 7上（見圖2）圖1望遠系統讀數系統光路圖1進光棱鏡2折射棱鏡3擺動反光鏡4消色散棱鏡組5望遠物鏡組6平行棱鏡7分 劃板8目鏡9讀數物鏡10反光鏡11.刻度盤12.聚光鏡文案大全實用標準文檔文案大全實用標準文檔圖1Brix )讀數鏡視場中右邊為液體折射率刻度，左邊為蔗糖溶液質量分數（錘度 （0-95 %，刻度）阿貝折射儀儀器有目前有多種設計方式，這里只介紹兩種設計

4、的構造。 其一如下：文案大全實用標準文檔文案大全實用標準文檔圖3儀器結構圖1反射鏡2棱鏡座連接轉軸3遮光板5進光棱座6色散調節手輪7色散值刻度圈文案大全實用標準文檔8目鏡9蓋板10鎖緊手輪11折射標棱鏡座12照明刻度聚光鏡13溫度計座 14底座15折射率刻度手輪17殼體18恒溫器接頭 其二如下:暑揍鏡轉動手輪.a*圓盤（內有刻度極）4小反光鏡支架6,讀數鎮筒J目鐘望遠鏡筒馭刻度調節螺鉛10. 阿米西棱鏡手輪（消色散調節攥絲）11. 色散值刻度圈12. 梭鎮鎖緊板手ia*棱鏡組溫度計座 恒溫器接頭ia.聚護罩1 了.主軸is.反光鏡圖4儀器結構三、光學原理阿貝折射儀是藥物鑒定中常用的分析儀器，主

5、要用于測定透明液體的折射率。折射率是物質的重要光學常數之一，可借以了解該物質的光學性能、純度和濃度等。當光從一種媒質進入到另一種媒質時，在兩種媒質的分界面上，會發生反射和折射現象，如圖5所示。在折射現象中有：msin 0 =n2sin （2顯然，若njn2,則00。其中絕對折射率較大的媒質稱為光密媒質，較小的 稱為光疏媒質。當光線從光密媒質n1進入光疏媒質n2時，折射角 0恒大于入射角0,且0隨0的增大而增大，當入射角0增大到某一數值 0而使0=90時，則發生全反射現象。入射角0稱為臨界角。D光在兩種媒質界面上的反射和折射現象R :R*T圖6阿貝折射儀原理圖阿貝折射儀就是根據全反射原理而制成的

6、。其主要部分是由一直角進光棱鏡ABC和另一直角折光棱鏡 DEF組成，在兩棱鏡間放入待測液體，如圖 6 a所示。進 光棱鏡的一個表面 AB為磨砂面，從反光鏡M射入進光棱鏡的光照亮了整個磨砂面， 由于磨砂面的漫反射，使液層內有各種不同方向的入射光。假設入射光為單色光，圖中入射光線AO （入射點O實際是在靠近E點處）的入射角為最大，由于液層很薄，這個最大入射角非常接近直角。設待測液體的折射 率n2小于折光棱鏡的折射率 ni,則在待測液體與折光棱鏡界面上入射光線AO和法線的夾角近似 90，而折射光線 OR和法線的夾角為 6,由光路的可逆性可知，此 折射角6即為臨界角。根據折射定律：ni sin 入 二

7、 n2 sin 90(8.1)文案大全實用標準文檔文案大全實用標準文檔（8.2）n2及折光棱鏡的折射率 n1。n=1 ）時，又要發生一次折射,可見臨界角 6的大小取決于待測液體的折射率 當OR光線射出折射棱鏡進入空氣（其折射率文案大全實用標準文檔設此時的入射角為 a折射角為3 （或稱出射角），則根據折射定律得(8.3)ORE,得(8.4)(8.5)3角后，就可算出n1 sin ：二 sin -根據三角形的外角等于不相鄰兩內角之和的幾何原理，由“90 T ：以亠 90將式8.2、8.3、8.4聯立，解得n2 = sin. n； -sin21 sin : cos :式中棱鏡的棱角 $和折射率ni均

8、為定值，因此用阿貝折射儀測出 液體的折射率門2。在所有入射到折射棱鏡 DE面的入射光線中，光線AO的入射角等于90已經達 到了最大的極限值，因此其出射角3也是出射光線的極限值，凡入射光線的入射角小于90，在折射棱鏡中的折射角必小于（0,從而其出射角也必小于 3。由此可見，以RT為分界線，在 RT的右側可以有出射光線，在RT的左側不可能有出射光線，見圖6a。必須指出圖6a所示的只是棱鏡的一個縱截面，若考慮折射棱鏡整體，光 線在整個折射棱鏡中傳播的情況，就會出現如圖 6b所示的明暗分界面 RR T。在 RR T面的右側有光，在 RR T面的左側無光，這分界面與棱鏡頂面的法線成3角，當轉動棱鏡3角后

9、，使明暗分界面通過望遠鏡中十字線的交點，這時從望遠鏡 中可看到半明半暗的視場，如圖6c所示。因在阿貝折射儀中直接刻出了與3角所對應的折射率，所以使用時可從儀器上直接讀數而無需計算，阿貝折射儀對折射率的 測量范圍是 1.3000至1.7000。阿貝折射儀是用白光（日光或普通燈光）作為光源，而白光是連續光譜，由于 液體的折射率與波長有關，對于不同波長的光線，有不同的折射率，因而不同波長 的入射光線，其臨界角出和出射角3也各不相同。所以，用白光照射時就不能觀察到明暗半影，而將呈現一段五彩繽紛的彩色區域，也就無法準確地測量液體的折射 率。為了解決這個問題，在阿貝折射儀的望遠鏡筒中裝有阿米西棱鏡，又稱光

10、補償 器。測量時，旋轉阿米西棱鏡手輪使色散為零，各種波長的光的極限方向都與鈉黃 光的極限方向重合，視場仍呈現出半邊黑色、半邊白色，黑白的分界線就是鈉黃光 的極限方向。另外，光補償器還附有色散值刻度圈，讀出其讀數，利用儀器附帶的 卡片，還可以求出待測物的色散率。四、阿貝折射儀的使用1. 儀器安裝將阿貝折射儀放在靠近窗戶的桌子上（注意避免日光直接照射），或置于普通白熾燈前，在棱鏡外套上裝好溫度計，將超級恒溫水浴之恒溫水通過棱鏡的夾套中。 恒溫水溫度以折射儀是溫度計指示值為準。恒溫在（20）.2 ）C。2. 校準儀器20儀器在測量前，先要進行校準。校準時可用蒸餾水（nD =1.3330）或標準玻璃塊

11、進行（標準玻璃塊標有折射率）（1）用蒸餾水校準1. 將棱鏡鎖緊板手松開， 將棱鏡擦干凈（注意：用無水酒精或其他易揮發溶劑， 用鏡頭紙擦干）。2 .用滴管將23滴蒸餾水滴入兩棱鏡中間，合上并鎖緊。3. 調節棱鏡轉動手輪，使折射率讀數恰為1.3330。4. 從測量鏡筒中觀察黑白分界線是否與叉絲交點重合。若不重合，則調節刻度 調節螺絲，使叉絲交點準確地和分界線重合。若視場出現色散，可調節微調手輪至色散消失。（2）用標準玻璃塊校準1松開棱鏡鎖緊扳手，將進光棱鏡拉開。2. 在玻璃塊的拋光底面上滴溴化萘（高折射率液體），把它貼在折光棱鏡的面 上，玻璃塊的拋光側面應向上，以接受光線，使測量鏡筒視場明亮。3.

12、 調節大調手輪，使折射率讀數恰為標準玻璃塊已知的折射率值。4從測量鏡筒中觀察。若分界線不與叉絲交點重合，則調節螺絲使它們重合。 若有色散，則調節微調手輪消除色散。圖7標準玻璃塊3.樣品測定（1）測定液體的折射率若待測物為透明濃體，一般用透射光即掠入射方法來測量其折射率nx。方法如下：滴23滴待測液體在進光棱鏡的磨砂面上，并鎖緊。（若溶液易揮發，須在棱鏡組側面的一個小孔內加以補充）；旋轉大調手輪，在測量鏡筒中將觀察到黑白分界 線在上下移動（若有彩色，則轉動微調手輪消除色散，使分界線黑白分明），至視場中黑白分界線與叉絲交點重合為止；在讀數鏡筒中，讀出分劃板中橫線在右邊刻度 所指示的數據，即為待測液

13、體的折射率n%并記錄；重復測量三次，求折射率的平均值。阿貝折射儀中的阿貝棱鏡組由兩個直角角棱鏡 （折射串率為n）組成，一個是進 光棱鏡，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均勻的擴展面光源。 另一個是折射棱鏡。 待測液體（nx n）夾在兩棱鏡的弦面之間，形成薄膜。如圖 8所示。圖8光先射入進光棱鏡，由其磨砂弦面 A B產生漫射光穿過液層進入折射棱鏡（圖中ABC）。因此到達液體和折射棱鏡的接觸面（AB面）上任意一點E的諸光線（如1，2，3等）具有各種不同的入射角， 最大的入射角是90度。，這種方向的入射稱為掠入射。 對不同方向入射光中的某條光線，設它以入射角i射向AB面，經棱鏡兩次折射后，從AC面以

14、角出射，若nx nx）, 一般用折射率較高的溴代苯），擴展光源發出的光直接進入待測固體（不用進入光棱鏡），經過接觸液進入折射棱鏡，其中一部分光線在通過待測固體時，傳播方向平行于固 體與接觸液的交界面。當nxn2、nxnx。接觸液的作用是使得待測樣品面和折射棱鏡面形成良好的光學接觸，沒有空隙且有粘附性。此外，用反射 光測定折射率的原理如圖10所示，光由折射棱鏡的磨砂面BC進入，此時BC面就成為一個擴展面光源，到達AB面（與待測物質的接觸面）上任意一點的諸光線具有不同的入射角，凡入射角大于臨界角ic（ = arcsin）者，皆全反射，再經 AC面n射出，用望遠鏡對準 $角方向，同樣觀察到明暗視場，

15、但明暗差別不如透射光，而 且明暗相對透射法測量顛倒。用反射光測量固體的折射率時，只需一個拋光面圖9圖10任何物質的折射率都與測量時使用的光波的波長有關。阿貝折射儀因此有光補 償裝置（阿米西棱鏡組），所以測量時可用白光光源， 且測量結果相當于對鈉黃光 （入 =589.3nm）的折射率（即 氐）。另外，液體的折射率還與溫度有關，因此若儀器接 上恒溫器，則可測定溫度為0C -50 C內的折射率即nD。五、注意事項1. 使用儀器前應先檢查進光棱鏡的磨砂面、折射棱鏡及標準玻璃塊的光學面是否干凈，如有污跡用擦鏡紙擦拭干凈。2. 用標準塊校準儀器讀數時，所用折射率液不宜太多，使折射率液均勻布滿接觸面即可。過

16、多的折射率液易堆積于標準塊的棱尖處，既影響明暗分界線的清晰度，又容易造成標準塊從折射棱鏡上掉落而損壞。3. 在加入的折射率液或待測液中，應防止留有氣泡，以免影響測量結果。4. 讀取數據時，首先沿正方向旋轉棱鏡轉動手輪（如向前），調節到位后，記錄一個數據。然后繼續沿正方向旋轉一小段后， 再沿反方向（向后）旋轉棱鏡轉動手輪， 調節到位后，又記錄一個數據。取兩個數據的平均值為一次測量值。5. 實驗過程中要注意愛護光學器件，不允許用手觸摸光學器件的光學面，避免劇烈振動和碰撞。6. 儀器使用完畢后，要將棱鏡表面及標準塊擦拭干凈，目鏡套上鏡頭保護紙， 放入 盒內。六、維護與保養1. 儀器應放在干燥，空氣流通和溫度適宜的地方，以免儀器的光學零件 受潮發霉。2. 儀器使用前后及更換樣品時，必須先清洗揩凈折射棱鏡系統的工作表 面。3. 被測試樣品不準有固體雜摶，測試固體樣品時應防止折射棱鏡的工作 表面拉毛或產