用阿貝折射儀測水、酒精的折射率上課講義

用阿貝折射儀測水、酒精的折射率用阿貝折射儀測液體的折射率折射率是透明材料的一個重要光學常數(shù)。測定透明材料折射率的方法很多，全反射法是其中之一。全反射法具有測量方便快捷，對環(huán)境要求不高，不需要單色光源等特點。然而，因全反射法屬于比較測量，故其測量準確度不高（大約An=3X104），被測材料的折射率的大小受到限制（約為1.3~1.7）,且對固體材料還需制成試件。盡管如此，在一些精度要求不高的測量中，全反射法仍被廣泛使用。阿貝折射儀就是根據(jù)全反射原理制成的一種專門用于測量透明或半透明液體和固體折射率及色散率的儀器，它還可用來測量液體的折射率。它是石油化工、光學儀器、食品工業(yè)等有關工廠、科研機構(gòu)及學校的常用儀器。一、實驗目的1．加深對全反射原理的理解，掌握應用方法。2．通過對水、和酒精折射率的測量，學會使用阿貝折射儀。二、實驗原理由全反射定律可知，當光線從光密媒質(zhì)進入光疏媒質(zhì)時，若入射角為某個特定角，其折射角可達90o,此入射角稱為全反射臨界角。反之，當光線以90o入射角自光疏媒質(zhì)進入光密媒質(zhì)時，其折射角即為全反射臨界角。1.測量望遠鏡2.消色散手柄3.恒溫水出口4.溫度計5.測量棱鏡6.鉸鏈7.輔助棱鏡8.加熱槽9.反射鏡10.讀數(shù)望遠鏡11.轉(zhuǎn)軸12.刻度盤罩13.鎖鈕14.底座提供測定折光率的樣品，應以分析樣品的標準來要求，被測液體的沸點范圍要窄。其具體操作如下所述。1.將折光儀與恒溫水浴連接，調(diào)節(jié)所需要的溫度，同時檢查保溫套的溫度計是否精確。一切就緒后，打開直角棱鏡，用絲絹或擦鏡紙沾少量乙醇、乙醚或丙酮輕輕擦洗上下鏡面，不可來回擦，只可單向擦。待晾干后方可使用。（由于對測量的要求不高此步省略）2.阿貝折光儀的量程為1.3000~1.7000，精密度為土0.0001，溫度應控制在土0.1C。的范圍內(nèi)。恒溫達到所需要的溫度后，將待測樣品的液體2~3滴均勻地置于磨砂面棱鏡上，滴加樣品時應注意切勿使滴管尖端直接接觸鏡面，以防造成刻痕。關緊棱鏡，調(diào)好反光鏡使光線射入。滴加液體過少或分布不均勻，就看不清楚。對于易揮發(fā)液體，應以敏捷熟練的動作測其折光率。3.先輕輕轉(zhuǎn)動左面刻度盤，并在右面鏡筒內(nèi)找到明暗分界線。若出現(xiàn)彩色帶，則調(diào)節(jié)消色散鏡，使明暗界線清晰。再轉(zhuǎn)動左面刻度盤，使分界線對準交叉線中心，記錄讀數(shù)與溫度，重復l~2次。4.測完后，應立即以上法擦洗上下鏡面，晾干后再關閉。在測定樣品之前，對折光儀應進行校正。通常先測純水的折光率，將重復兩次所得純水的平均折光率與其標準值比較。校正值—般很小，若數(shù)值太大，整個儀器應重新校正。若需測量在不同溫度時的折射率，將溫度計旋入溫度計座13中，接上恒溫器的通水管，把恒溫器的溫度調(diào)節(jié)到所需測量溫度，接通循環(huán)水，待溫度穩(wěn)定10min后即可測量。如果溫度不是標準溫度，可根據(jù)下列公式計算標準溫度下的折光率：世于=丹;_&p—20J式中：t—測定時的溫度，a—校正系數(shù)，D—鈉光燈D線波長（5893A）。折光儀，又稱折射儀，是利用光線測試液體濃度的儀器，用來測定折射率、雙折率、光性，折射率是物質(zhì)的重要物理常數(shù)之一。許多純物質(zhì)都具有一定的折射率，物質(zhì)如果其中含有雜質(zhì)則折射率將發(fā)生變化，出現(xiàn)偏差，雜質(zhì)越多，偏差越大。折射儀主要由高折射率棱鏡（鉛玻璃或立方氧化鋯）、棱鏡反射鏡、透鏡、標尺（內(nèi)標尺或外標尺）和目鏡等組成。折射儀有手持式折光儀、糖量折光儀、蜂蜜折光儀、數(shù)顯折光儀、全自動折光儀等。三、實驗儀器阿貝折射儀一臺，照明燈，待測液（自來水，酒精）、滴管、脫脂棉及擦鏡紙。實驗器材及其操作展示四、實驗內(nèi)容1．校準阿貝折射儀讀數(shù)）打開照明臺燈,調(diào)節(jié)兩個反射鏡4、18的方位,使兩鏡筒內(nèi)視場明亮。）在標準玻璃塊的光學面上滴少許水，把它貼在折射棱鏡的光學面上，標準塊側(cè)邊光學面的一端應向上，以便于接受光線。）旋轉(zhuǎn)棱鏡轉(zhuǎn)動手輪2，使讀數(shù)鏡視場中的刻線對準標準塊上所標刻的折射率值，此時望遠鏡視場中的明暗分界線應正對十字叉絲的交點。若有偏差，則需調(diào)節(jié)刻度校準螺釘9，使分界線對準叉絲交點。以后不可再調(diào)動該螺釘。2．測定液體的折射率）用脫脂棉沾酒精將進光棱鏡和折射棱鏡擦試干凈，干燥后使用。避免因殘留有其他物質(zhì)，而影響測量結(jié)果。）用滴管將少許酒精滴在進光棱鏡的磨砂面上，旋緊棱鏡鎖緊板手12，使兩鏡面靠緊，待測液在中間形成一層均勻無氣泡的液膜。酒精屬極易揮發(fā)物質(zhì)，則在測量中，需通過棱鏡組側(cè)邊的小孔予以補充。）旋轉(zhuǎn)棱鏡轉(zhuǎn)動手輪2，在望遠鏡視場中觀察明暗分界線的移動，使之大致對準十字叉絲的交點。然后旋轉(zhuǎn)阿米西棱鏡手輪10，消除視場中出現(xiàn)的色彩，使視場中只有黑、白兩色。）再次微調(diào)棱轉(zhuǎn)動手輪2，使明暗分界線正對十字叉絲的交點。此時，讀數(shù)鏡視場中讀數(shù)刻線所對準的右邊的刻度值，就是待測液體的折射率n。）測定酒精的折射率各5次。五、注意事項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，如有污跡用酒精或乙醚棉擦拭干凈。2．用標準塊校準儀器讀數(shù)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(jié)果。．讀取數(shù)據(jù)時，首先沿正方向旋轉(zhuǎn)棱鏡轉(zhuǎn)動手輪（如向前），調(diào)節(jié)到位后，記錄一個數(shù)據(jù)。然后繼續(xù)沿正方向旋轉(zhuǎn)一小段后，再沿反方向（向后）旋轉(zhuǎn)棱鏡轉(zhuǎn)動手輪，調(diào)節(jié)到位后，又記錄一個數(shù)據(jù)。取兩個數(shù)據(jù)的平均值為一次測量值。．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，裝入保護盒。六、數(shù)據(jù)處理用阿貝折射儀測折射率，儀器極限誤差A=3X104,按均勻分布處理，則：n測量不確定度：自來水折射率：=1.3346±0.0002酒精折射率：=1.3626±0.0002糖溶液折射率：=1.3406±0.0002本次精度要求不高比并未計算在內(nèi)表：數(shù)據(jù)表內(nèi)容次數(shù)自來水折射率n1酒精折射率n2刻度值平均值刻度值平均值1正1.33451.334551.36251.3625反1.33461.36252正1.33471.33471.36271.36265反1.33471.36263正1.33461.334551.36271.3627反1.33451.36274正1.33461.33461.36261.3626反1.33461.36265正1.33451.334551.36261.3626反1.33461.3626【思考題】1、阿貝折射儀使用什么光源？所測得的折射率是對哪條譜線的折射率？答：阿貝折射儀設計使用的是鈉光源（平均波長為5.893xl0-7m），由于阿米西棱鏡是按照讓D譜線直通（偏向角為零）的條件設計的，故所測得的折射率是對D譜線的折射率。2、 進光棱鏡的工作面為什么要磨砂？答：磨砂的目的是為了產(chǎn)生漫反射的出射光，使待測液中有各種不同角度的入射光。3、 折射率液起何作用？對其折射率有何要求？答：