阿貝折光儀.ppt

1、 阿貝爾折光儀可直接用來測定液體的折光率，定量地分析溶液的組成，鑒定液體的純度。同時，物質(zhì)的摩爾折射度、摩爾質(zhì)量、密度、極性分子的偶極矩等也都可與折光率相關(guān)連，因此它也是物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究工作的重要工具。折光率的測量，所需樣品量少，測量精密度高（折光率可精確到小數(shù)點4位后），重現(xiàn)性好，所以阿貝爾折光儀是教學(xué)和科研工作中常見的光學(xué)儀器，近年來，由于電子技術(shù)和電子計算機技術(shù)的發(fā)展，該儀器品種也在不斷更新。下面介紹儀器的工作原理和使用方法。 一一. 折射現(xiàn)象和折光率折射現(xiàn)象和折光率 當(dāng)一束光從一種各向同性的介質(zhì)m進入另一種各向同性的介質(zhì)M時，不僅光速會發(fā)生改變，如果傳播方向不垂直于界面，還會發(fā)生折射現(xiàn)象，

2、如圖III-8-1所示。 光在不同介質(zhì)中的折射 光線在真空中的速度（真空）與在某一介質(zhì)中的速度（介質(zhì)）之比定義為該介質(zhì)的折光率，它等于入射角與折射角的正弦之比，即： sinsin介質(zhì)真空tn在測定折光率時，一般光線都是從空氣中射入介質(zhì)中，除精密工作以外，通常都是以空氣作為近似真空標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，故常以空氣中測得的折光率作為某介質(zhì)的折光率，即： sinsin介質(zhì)空氣tn物質(zhì)的折光率隨入射光的波長、測定時的溫度t及物質(zhì)的結(jié)構(gòu)等因素而變化，所以，在測定折光率時必須注明所用的光線和溫度。當(dāng)、t一定時，物質(zhì)的折光率是一個常數(shù)。例如nD20=1.3611表示入射光波長為鈉光D線（=589.3nm），溫度為20時

3、，介質(zhì)的折光率為1.3611。由于光在任何介質(zhì)中的速度均小于它在真空中的速度，因此，所有介質(zhì)的折光率都大于1，即入射角大于折射角。 二二. 阿貝爾折光儀測定液體介質(zhì)折光率的原理阿貝爾折光儀測定液體介質(zhì)折光率的原理 阿貝爾折光儀是根據(jù)臨界折射現(xiàn)象設(shè)計的，如圖III-8-2所示。 阿貝折光儀的臨界折射 入射角i=90時，折射角i最大，稱臨界折射角。如果從0到90（i）都有單色光入射，那么從0到臨界角i也都有折射光。換言之，在臨界角以內(nèi)的區(qū)域均有光線通過，該區(qū)是亮的，而在臨界角i以外的區(qū)域，由于折射光線消失而沒有光線通過，故該區(qū)是暗的，兩區(qū)將有一條明暗分界線，由分界線的位置可測出臨界角i。當(dāng)i=90

4、，=i時， iintsin1sin90sin三三. 儀器結(jié)構(gòu)儀器結(jié)構(gòu) 圖III-8-3（a）是一種典型的阿貝折光儀的結(jié)構(gòu)示意圖，圖III-8-3(b)是它的外形圖（輔助棱鏡呈開啟狀態(tài)）。附圖附圖11 阿貝折光儀構(gòu)造圖阿貝折光儀構(gòu)造圖1.測量鏡筒 2.阿米西棱鏡手輪3.恒溫器接頭 4.溫度計 5.測量棱鏡 6.鉸鏈7.輔助棱鏡 8.加樣品孔9.反射鏡 10.讀數(shù)鏡筒11.轉(zhuǎn)軸 12.刻度盤罩13.棱鏡鎖緊扳手 14.底座 其中心部件是由兩塊直角棱鏡組成的棱鏡組，下面一塊是可以啟閉的輔助棱鏡，其斜面是磨砂的，液體試樣夾在輔助棱鏡與測量棱鏡之間，展開成一薄層。光由光源經(jīng)反射鏡反射至輔助棱鏡，磨砂的斜

5、面發(fā)生漫射， 因此從液體試樣層進入測量棱鏡的光線各個方向都有，從測量棱鏡的直角邊上方可觀察到臨界折射現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動棱鏡組轉(zhuǎn)軸的手柄，調(diào)節(jié)棱鏡組的角度，使臨界線正好落在測量望遠(yuǎn)鏡視野的X型準(zhǔn)絲交點上。由于刻度盤與棱鏡組的轉(zhuǎn)軸是同軸的，因此與試樣折光率相對應(yīng)的臨界角位置能通過刻度盤反映出來?？潭缺P上的示值有兩行，一行是在以日光為光源的條件下將Zi值和KIO3值直接換算成相當(dāng)于鈉光D線的折光率HCl（從1.3000至1.7000）；另一行為095%，它是工業(yè)上用折光儀測量固體物質(zhì)在水中濃度的標(biāo)準(zhǔn)。通常用于測量蔗糖的濃度。 為使用方便，阿貝折光儀光源采用日光而不用單色光。日光通過棱鏡時由于其不同波長的光的

6、折射率不同，因而產(chǎn)生色散，使臨界線模糊。為此在測量望遠(yuǎn)鏡的鏡筒下面設(shè)計了一套消色散棱鏡（Amici棱鏡），旋轉(zhuǎn)消色散手柄，就可以使色散現(xiàn)象消除。 一一. 儀器的安裝儀器的安裝 將折光儀置于靠窗的桌子或白熾燈前。但勿使儀器置于直照的日光中，以避免液體試樣迅速蒸發(fā)。用橡皮管將測量棱鏡和輔助棱鏡上保溫夾套的進水口與超級恒溫槽串聯(lián)起來，恒溫溫度以折光儀上的溫度計讀數(shù)為準(zhǔn)。 二二. 加樣加樣 松開鎖鈕，開啟輔助棱鏡，使其磨砂的斜面處于水平位置，用滴定管加小量丙酮清洗鏡面，促使難揮發(fā)的玷污物逸走，用滴定管時注意勿使管尖碰撞鏡面。必要時可用擦鏡紙輕輕吸干鏡面，但切勿用濾紙。待鏡面干燥后，滴加數(shù)滴試樣于輔助棱

7、鏡的毛鏡面上，閉合輔助棱鏡，旋緊鎖鈕。若試樣易揮發(fā)，則可在兩棱鏡接近閉合時從加液小槽中加入，然后閉合兩棱鏡，鎖緊鎖鈕。三三. 對光對光 轉(zhuǎn)動手柄，使刻度盤標(biāo)尺上的示值為最小，于是調(diào)節(jié)反射鏡，使入射光進入棱鏡組，同時從測量望遠(yuǎn)鏡中觀察，使視場最亮。調(diào)節(jié)目鏡，使視場準(zhǔn)絲最清晰。 四四. 粗調(diào)粗調(diào) 轉(zhuǎn)動手柄，使刻度盤標(biāo)尺上的示值逐漸增大，直至觀察到視場中出現(xiàn)彩色光帶或黑白臨界線為止。五五. 消色散消色散 轉(zhuǎn)動消色散手柄，使視場內(nèi)呈現(xiàn)一個清晰的明暗臨界線。六六. 精調(diào)精調(diào) 轉(zhuǎn)動手柄，使臨界線正好處在X形準(zhǔn)絲交點上，若此時又呈微色散，必須重調(diào)消色散手柄，使臨界線明暗清晰。（調(diào)節(jié)過程在右邊目鏡看到的圖像顏

8、色變化如下圖） 七七. 讀數(shù)讀數(shù)為保護刻度盤的清潔，現(xiàn)在的折光儀一般都將刻度盤裝在罩內(nèi)，讀數(shù)時先打開罩殼上方的小窗，使光線射入，然后從讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡中讀出標(biāo)尺上相應(yīng)的示值。由于眼睛在判斷臨界線是否處于準(zhǔn)絲點交點上時，容易疲勞，為減少偶然誤差，應(yīng)轉(zhuǎn)動手柄，重復(fù)測定三次，三個讀數(shù)相差不能大于0.0002，然后取其平均值。試樣的成分對折光率的影響是極其靈敏的，由于玷污或試樣中易揮發(fā)組分的蒸發(fā)，致使試樣組分發(fā)生微小的改變，會導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)，因此測一個試樣須應(yīng)重復(fù)取三次樣，測定這三個樣品的數(shù)據(jù)，再取其平均值。八八. 儀器校正儀器校正折光儀的刻度盤上的標(biāo)尺的零點有時會發(fā)生移動，須加以校正。校正的方法是用一種已知折光