abei折光儀的結(jié)構(gòu)及使用

折光儀的結(jié)構(gòu)及使用測定折光率的意義

折射率是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)。它是食品生產(chǎn)中常用的工藝控制指標(biāo)，通過測定液態(tài)食品的折射率可以鑒別食品的組成，確定食品的濃度，判斷食品的純凈程度及品質(zhì)。

蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而升高。通過測定折射率可以確定糖液的濃度及飲料、糖水罐頭等食品的糖度，還可以測定以糖為主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量。

各種油脂由一定的脂肪酸構(gòu)成，每種脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子數(shù)目相同時不飽和脂肪酸的折射率比飽和脂肪酸的折射率大得多；不飽和脂肪酸分子量越大，折射率也越大；酸度高的油脂折射率低。因此測定折射率可以鑒別油脂的組成和品質(zhì)。正常情況下，某些液態(tài)食品的折射率有一定的范圍，如正常牛乳乳清的折射率在正1.34199～1.34275之間，當(dāng)這些液態(tài)食品因摻雜、濃度改變或品種改變等原因而引起食品的品質(zhì)發(fā)生了變化時，折射率常常會發(fā)生變化。所以測定折射率可以初步判斷某些食品是否正常。如牛乳摻水，其乳清折射率降低，故測定牛乳乳清的折射率即可了解乳糖的含量，判斷牛乳是否摻水。

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0.0001），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(jī)技術(shù)的發(fā)展，該儀器品種也在不斷更新。

必須指出的是：折光法測得的只是可溶性固形物含量，但對于番茄醬，果醬等個別食品，已通過實驗編制了總固形物與可溶性固形物關(guān)系表。先用折光法測定可溶性固形物含量，即可查出總固形物的含量。光的相關(guān)基本概念光的反射現(xiàn)象與反射定律光的折射現(xiàn)象與折射定律全反射與臨界角光的折射

原

理光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向一般會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫光的折射。光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時，折射光線與入射光線、法線在同一平面上；折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；折射角小于入射角；入射角增大時，折射角也隨著增大；當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不變。光的反射現(xiàn)象與反射定律

一束光線照射在兩種介質(zhì)的分界面上時，要改變它的傳播方向，但仍在原介質(zhì)上傳播，這種現(xiàn)象叫光的反射，見下圖。光的反射遵守以下定律:（1）入射線、反射線和法線總是在同一平面內(nèi)，入射線和反射線分居于法線的兩側(cè)。（2）入射角等于反射角。光的折射現(xiàn)象當(dāng)光線從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時，在分界面上，光線的傳播方向發(fā)生了改變，一部分光線進(jìn)入第二種介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為折射現(xiàn)象。光的折射現(xiàn)象與折射定律光的折射光線從一種介質(zhì)（如空氣）射到另一種介質(zhì)（如水）時，除了一部分光線反射回第一種介質(zhì)外，另一部分進(jìn)入第二種介質(zhì)中并改變它的傳播方向，見下圖。光的折射定律：（1）入射線、法線和折射線在同一平面內(nèi)，入射線和折射線分居法線的兩側(cè)。

（2）無論入射角怎樣改變，入射角正弦與折射角正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度之比。

式中：v1——光在第一種介質(zhì)中的傳播速度；

v2——光在第二種介質(zhì)中的傳播速度。

α1——入射角

α2——折射角

折射率光在真空中的速度c和在介質(zhì)中的速度v之比，叫做介質(zhì)的絕對折射率（簡稱折射率，折光率），以n表示，即：

n＝

顯然n1＝n2＝

式中：n1和n2分別為第一介質(zhì)和第二介質(zhì)的絕對折射率。故折射定律可表示為

全反射與臨界角光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)

兩種介質(zhì)相比較，光在其中傳播速度較大的叫光疏介質(zhì)，其折射率較小；反之叫光密介質(zhì)，其折射率較大。

光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角，隨著入射角增大折射光線越來越偏離法線，折射光線越來越弱，而反射光線就越來越強(qiáng)，當(dāng)入射角增大到某一角度時，折射角達(dá)到90°，折射光線完全消失，只剩下反射光線．這種現(xiàn)象叫做全反射．全反射N真空介質(zhì)NCN真空介質(zhì)

臨界角C:出現(xiàn)全反射的最小入射角大于C發(fā)生全反射的條件

(2)臨界角計算：光從折射率為n的某種介質(zhì)射到空氣(或真空)時的臨界角C就是折射角等于90°時的入射角，根據(jù)折射定律可得：(1)全反射產(chǎn)生的條件:①光線由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)②入射角大于臨界角即:i≥C空氣水光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角水空氣光從水斜射入空氣中時，折射角大于入射角

發(fā)生全反射的入射角稱為臨界角因為發(fā)生全反射時折射角等于90°，所以：即n1＝n2sinα臨式中：n2——棱鏡的折射率，是已知的。因此，只要測得了臨界角α臨就可求出被測樣液的折射率n1。折射率測試ABBE折光儀測試折射率的方法原理:

光線從空氣入射到介質(zhì)中時,介質(zhì)的折射率nD＝sini/sinr

入射角i增大，折射角也相應(yīng)增大，當(dāng)入射角i達(dá)到極大值90o時,所對應(yīng)的折射角稱為臨界折射角rc。顯然，從圖中法線左邊入射的光線折射入介質(zhì)時，折射線都應(yīng)落在臨界折射角之內(nèi)。這時在目鏡中觀察，只有臨界角以內(nèi)才有折射光，形成亮區(qū)，臨界角以外沒有折射光，自然是暗區(qū)。目鏡內(nèi)視野呈現(xiàn)半明半暗,明暗交界線即為臨界折射角。臨界折射角的大小和介質(zhì)折射率有簡單的函數(shù)關(guān)系:nD＝1/sinrc工作原理

當(dāng)一束光投在兩種不同性質(zhì)的介質(zhì)的交界面上時發(fā)生折射現(xiàn)象，它遵守折射定律：nsin=nsin，n,n為交界面的兩側(cè)的兩種介質(zhì)的折射率(圖一)。為入射角，為折射角。密ββ0疏αα＝90°圖一工作原理

若光線從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，入射角大于折射角，當(dāng)入射角達(dá)到90°時,此時的折射角o最大，稱為臨界折射角,故任何方向的入射光都可進(jìn)入光密介質(zhì)中，其折射角≤o。阿貝折射儀是基于臨界折射現(xiàn)象設(shè)計的。密ββ0疏αα＝90°圖一阿貝折射儀中的阿貝棱鏡組由兩個直角棱鏡組成，一個是進(jìn)光棱鏡，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均勻的擴(kuò)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。圖二圖二從圖二可以看出，對于光線“1”，當(dāng)i→90o，sini→1，則上式變?yōu)橐虼?，若折射棱鏡的折射率n、折射頂角A已知，只要測出出射角即可求出待測液體的折射率.

阿貝折光儀的臨界折射阿貝爾折光儀是根據(jù)臨界折射現(xiàn)象設(shè)計的

阿貝折光計的光學(xué)系統(tǒng)觀測系統(tǒng)：光線由反光鏡l反射，經(jīng)進(jìn)光棱鏡2、折射棱鏡3及其間的樣液薄層折射后射出。再經(jīng)色散補(bǔ)償器4消除由折射棱鏡及被測樣品所產(chǎn)生的色散，然后由物鏡5將明暗分界線成像于分劃板6上，經(jīng)目鏡7、8放大后成像于觀測者眼中。阿貝折光儀1－反射鏡；2－轉(zhuǎn)軸；3－遮光板；4－溫度計；5－進(jìn)光棱鏡座；

6－色散調(diào)節(jié)手輪；7－色散值刻度圈；8－目鏡；9－蓋板；10－手輪；11－折射棱鏡座；12－照明刻度盤鏡；13－溫度計座；14－底座；

15－刻度調(diào)節(jié)手輪；16－小孔；17－殼體；18－恒溫器接頭阿貝折射儀結(jié)構(gòu)圖影響折射率測定的因素

（1）光波長的影響

物質(zhì)的折射率因光的波長而異，波長較長折射率較小，波長較短折射率較大。測定時光源通常為白光。當(dāng)白光經(jīng)過棱鏡和樣液發(fā)生折射時，因各色光的波長不同，折射程度也不同，折射后分解成為多種色光，這種現(xiàn)象稱為色散。光的色散會使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測定誤差。

為了消除色散，在阿貝折光儀觀測鏡筒的下端安裝了色散補(bǔ)償器。（2）溫度的影響溶液的折射率隨溫度而改變，溫度升高折射率減?。粶囟冉档驼凵渎试龃螅酃鈨x上的刻度是在標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃下刻制的．所以最好在20℃下測定折射率。否則，應(yīng)對測定結(jié)果進(jìn)行溫度校正。超過20℃時，加上校正數(shù)；低于20℃時，減去校正數(shù)。

折光率的應(yīng)用折光率(又稱折射率)是物質(zhì)的特性常數(shù)之一，固體、液體和氣體化合物都有一定的折光率，尤其對于液體記載更為普遍。折光率的應(yīng)用有如下幾個方面：(1)測定所合成的巳知化合物的折光率與文獻(xiàn)值對照，以驗證所得產(chǎn)品；(2)將折光率作為檢驗原料、溶劑、中間體及最終產(chǎn)品純度的依據(jù)；(3)根據(jù)反應(yīng)物和生成物(指液體)的折光率改變情況，推測反應(yīng)進(jìn)行的程度；(4)分餾時，配合沸點作為劃分餾分的依據(jù)。通常用ABBE折射儀測定有機(jī)物的折射率，可測定淺色、透明、折射率在1.3000～1.7000范圍內(nèi)的物質(zhì)。一、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)。連接電動恒溫水浴，調(diào)節(jié)到所需測量溫度(通常為20℃或25℃，保持水浴溫差土0.20℃)；二.

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率的玻璃，轉(zhuǎn)動手輪使標(biāo)尺讀數(shù)等于此折射率，再消除色散，然后用調(diào)節(jié)扳手旋動目鏡前凹槽中的調(diào)整螺絲，使明暗分界線與十字線相交于一點；阿貝折射儀的操作程序四、粗調(diào)打開遮光板3，合上反射鏡1，調(diào)節(jié)目鏡視度，使“+”宇交叉線成像清晰，此時旋轉(zhuǎn)手輪15，并在目鏡視場中找到明暗分界線的位置；五、消色散旋轉(zhuǎn)手輪6，使分界線不帶任何色彩。再微調(diào)折光率刻度調(diào)節(jié)手輪15，使分界線位于“+”字交叉線的中心；再適當(dāng)轉(zhuǎn)動聚光鏡12，此時目鏡視場下方顯示的數(shù)值即為被測液體的折光率。記錄讀數(shù)與溫度，重復(fù)1～2次；

三、加樣①恒慍后，以脫脂棉球蘸取酒精擦凈棱鏡表面，揮干乙醇。滴加l～2滴樣液于進(jìn)光棱鏡磨砂面上，迅速閉合兩塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡．使鏡筒內(nèi)視野最亮。

②由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動棱鏡旋鈕，使視野出現(xiàn)明暗兩部分。③旋轉(zhuǎn)色散補(bǔ)償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。④旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕．使明暗分界線在十字線交叉點。⑤從讀數(shù)鏡筒中讀取折射率或重量百分濃度。右邊目鏡中的圖像左邊目鏡中的圖像⑥測定樣液溫度。⑦打開棱鏡，用水、乙醇或乙醚擦凈棱鏡表面及其他各機(jī)件。在測定水溶性樣品后，用脫脂棉吸水洗凈，若為油類樣品，須用乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。常見阿貝折光儀

雙物鏡阿貝折光儀WAY-12S數(shù)字阿貝折射儀阿貝折光儀測定乙醇的含量1.折射率的定義是什么？它與哪些因素有關(guān)？

答：光由真空進(jìn)入某種介質(zhì)時，入射角的正弦與折射角的正弦之比，叫做這種介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率，用n表示。其值大小與該物質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)、溫度以及光的波長都有關(guān)系。2.阿貝折射儀設(shè)計所依據(jù)的原理是什么？答：阿貝折射儀是依據(jù)臨界折射現(xiàn)象設(shè)計的。3.在阿貝折射儀兩棱鏡間沒有液體或液體已揮發(fā)，是否能觀察到臨界折射現(xiàn)象？答：在阿貝折射儀兩棱鏡間沒有液體或液體已揮發(fā)，就不能觀察到臨界折射現(xiàn)象了。例6.按照有效數(shù)字規(guī)則讀出下列電表的測量值接0~3A量程時讀數(shù)為________A.0.89(0.1×8+0.1×9/10)A=0.89A誤差值0.88----0.89A1.最小分度值是1（包括0.1、0.01等）的，誤差位應(yīng)為最小分度的下一位（即估讀到最小分度下一位），采用1/10估讀。

如刻度尺、螺旋測微器