折射率是物質的重要物理常數之一,可借助它了解物質的純度、濃度及其結構。在實驗室中常用阿貝折射儀來測量物質的折射率。它可測量液體物質。試液用量少,操作方便,讀數準確。
1、構造原理
儀器的主要部分為兩塊高折射率的直角棱鏡,將兩對角線平面疊合。兩棱鏡間互相緊壓留有微小的縫隙,待測液體在其間形成一薄層,其中一個棱鏡的一面被反射鏡反射回來的光照亮。
工作原理:當一束光投在兩種不同性質的介質的交界面上時發生折射現象,它遵守折射定律:
式中:a為入射角;b為折射角;nα、nβ為交界面兩側兩種介質的折射率。在一定溫度下對于一定的兩種介質此比值是一定的。光束從光密介(如玻璃)進入光疏介質(如空氣)時,入射角小于折射角,入射角增大時折射角也增大,但折射角不能無限增大,只能增加到b=90°。這時入射角成為臨界角。因此,只有入射角小于臨界角的入射光才能進入光疏介質中。反之,若一束光線由光疏介質進入光密介質時,入射角大于折射角。當入射角a=90°時,折射角為bo,故任何方向的入射光都可進入光密介質中,其折射角b≤bo。折射計是根據這個臨界折射現象設計的。
光的折射
由于折射率與溫度和入射光的波長有關,所以在測量時要在兩棱的周圍夾套內通入恒溫水,保持恒溫,折射率以符號n表示,在其右上角表示溫度,其右下角表示測量時所用的單色光的波長。如nd25℃時對鈉黃光的折射率。但阿貝折射計使用的光源為白光,白光為波長為400nm-700nm的各種不同波長的混合光。由于波長不同的光在相同介質的傳播速度不同而產生色散現象,因而使目鏡有明暗交界線不清。為此在儀器上裝有可調的消色補償器,通過它可消除色散,而得到清楚的明暗分界線。這時所測得的液體折射率,和應用鈉光D線所得的液體折射率相同。
2、使用方法
(1)將超級恒溫槽調到測定所需要之溫度,并將此恒溫水通入阿貝折射計的兩棱鏡恒溫夾套中,檢查棱鏡上的溫度計的讀數。如被測樣品混濁或有較濃的顏色時,視野較暗,可打開基礎棱鏡上的圓窗進行測量。
(2)將阿貝折射計置于光亮處,但避免陽光直接照射,調節反射鏡,使白光射入棱鏡。
(3)打開棱鏡,滴1-2滴無水乙醇(或乙醚)在鏡面上,用擦鏡紙輕輕擦干鏡面,再將棱鏡輕輕合上。
(4)測量時,用滴管取待測試樣,由位于兩棱鏡右上方的加液孔將此被測液體加入兩棱鏡間的縫隙間,旋緊鎖鈕,務使被測物體均勻覆蓋于兩棱鏡間鏡面上,不可有氣泡存在,否則需重新取樣進行操作。
(5)旋轉棱鏡使目鏡中能看到半明半暗現象,讓明暗界線落在目鏡里交叉法線交點上。如有色散現象,可調節消色補償器,使色散消失,得到清晰的明暗界限。
(6)測完后用擦鏡紙擦干棱鏡面。