阿貝折射儀的原理及使用方法

   阿貝折射儀是能測(cè)定透明、半透明液體或固體的折射率nD和平均色散nF－nC的儀器（其中以測(cè)透明液體為主），如儀器上接恒溫器，則可測(cè)定溫度為0℃－70℃內(nèi)的折射率nD。 折射率和平均色散是物質(zhì)的重要光學(xué)常數(shù)之一，能借以了解物質(zhì)的光學(xué)性能、純度、及色散大小等。

阿貝折射儀原理：
根據(jù)折射定律，入射角i和折射角r之間有下列關(guān)系：當(dāng)光線從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2時(shí)則

　　=n1，2 （5-3）

　　式中n1，n2，v1，v2分別為1，2兩介質(zhì)的折射率和光在其中的傳播速度，n1，2是介質(zhì)2對(duì)于介質(zhì)1的相對(duì)折射率。折射率為物質(zhì)的特性常數(shù)，對(duì)一定波長(zhǎng)的光在一定溫度壓力下，是一個(gè)定值。

　　由式（5-3）可知，當(dāng)n2＞n1時(shí)，則折射角r恒小于入射角i。當(dāng)人射角i增加到 時(shí)，折射角相應(yīng)地增加到zui大值rc，rc稱為臨界

角。此時(shí)介質(zhì)2中從OY到OA之間有光線通過(guò)，而OA到OX之間則為暗區(qū)，如圖5-3。當(dāng)入射角為 時(shí)，上式可寫成：

　　n2＝n1·sinrc （5-4）

　　即在固定一種介質(zhì)時(shí)，臨界折射角rc的大小和折射率有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系。

　　阿貝折光儀就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。如圖5-4是儀器構(gòu)造的示意圖。它的主要部分為兩塊直角棱鏡PI，PII，棱鏡PI的粗糙表面 與PII的光學(xué)平面鏡AD之間約有0.1到0.15mm的空隙，用于裝待測(cè)液體并使在PI、PII間鋪成一簿層。光線從反射鏡射入棱鏡PI后，由于 面是粗糙的毛玻璃而發(fā)生漫射，從各種角度透過(guò)縫隙的被測(cè)液體；進(jìn)入棱鏡PII中，由前所知，從各個(gè)方向進(jìn)入棱鏡PII的光線均產(chǎn)生折射，而其折射角都落在臨界角rc之內(nèi)（因?yàn)槔忡R的折射率大于液體的折射率，因此人射角從 到 的全部光線都能通過(guò)棱鏡而發(fā)生折射）。具有臨界角rc的光線穿出棱鏡PII后射于目鏡上，此時(shí)若將目鏡的十字線調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，則會(huì)見(jiàn)到目鏡上半明半暗。

　　從幾何光學(xué)原理可以證明，縫隙中液體的折射率n液與rc間的關(guān)系為：

　　n液＝sinB

　　B對(duì)一定的棱鏡為一常數(shù)，n棱鏡在定溫下也是個(gè)定值。所以液體的折射率n液是角rc的函數(shù)。由rc可計(jì)算液體折射率。折光儀上已經(jīng)把讀數(shù)rc換算成n液的值，可直接讀出n液的值。

　　在條件下，液體的折射率因所用單色光的波長(zhǎng)不同而不同。若用普通白光作為光源，則由于發(fā)生色散而在明暗分界線處呈現(xiàn)彩色光帶，使明暗交界不清楚。為了能用白光作光源，故在儀器中還裝有兩個(gè)各由三塊棱鏡組成的“阿密西”棱鏡作為補(bǔ)償棱鏡（上面的一塊“阿密西”棱鏡可以轉(zhuǎn)動(dòng)），調(diào)節(jié)其相對(duì)位置，在適當(dāng)取向時(shí)，可以使從下面的折射棱鏡出來(lái)的色散光線重新成為白光，消除色帶，使明暗界線清楚。此時(shí)，用白光測(cè)得的折射率即相當(dāng)于用鈉光D線（波長(zhǎng)5890人）所測(cè)得的折射率nD。

　　折射率是物質(zhì)的特性常數(shù)之一，它的數(shù)值與溫度、壓力和光源的波長(zhǎng)等有關(guān)。符號(hào) 是指在 時(shí)用鈉光D線作光源時(shí)的物質(zhì)的折射率。溫度對(duì)折射率有影響。多數(shù)液態(tài)有機(jī)物質(zhì)當(dāng)溫度每增加 時(shí)，折射率降低 到 ，而固體的折射率和溫度的關(guān)系沒(méi)有規(guī)律，一般不超過(guò) 。通常大氣壓的變化對(duì)折射率的數(shù)值影響不明顯，所以只有在很精密的工作中才考慮壓力的影響。

阿貝折射儀使用方法：
（1）儀器安裝：將阿貝折射儀安放在光亮處，但應(yīng)避免陽(yáng)光的直接照射，以免液體試樣受熱迅速蒸發(fā)。用超級(jí)恒溫槽將恒溫水通入棱鏡夾套內(nèi)，檢查棱鏡上溫度計(jì)的讀數(shù)是否符合要求（一般選用（20.0±0.1）℃或（25.0±0.1）℃）

（2）加樣：旋開測(cè)量棱鏡和輔助棱鏡的閉合旋鈕，使輔助棱鏡的磨砂斜面處于水平位置，若棱鏡表面不清潔，可滴加少量丙酮，用擦鏡紙順單一方向輕擦鏡面（不可來(lái)回擦）。待鏡面洗凈干燥后，用滴管滴加數(shù)滴試樣于輔助棱鏡的毛鏡面上，迅速合上輔助棱鏡，旋緊閉合旋鈕。若液體易揮發(fā)，動(dòng)作要迅速，或先將兩棱鏡閉合，然后用滴管從加液孔中注入試樣（注意切勿將滴管折斷在孔內(nèi)）。

（3）調(diào)光：轉(zhuǎn)動(dòng)鏡筒使之垂直，調(diào)節(jié)反射鏡使入射光進(jìn)入棱鏡，同時(shí)調(diào)節(jié)目鏡的焦距，使目鏡中十字線清晰明亮。調(diào)節(jié)消色散補(bǔ)償器使目鏡中彩色光帶消失。再調(diào)節(jié)讀數(shù)螺旋，使明暗的界面恰好同十字線交叉處重合。

（4）讀數(shù)：從讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡中讀出刻度盤上的折射率數(shù)值。常用的阿貝折射儀可讀至小數(shù)點(diǎn)后的第四位，為了使讀數(shù)準(zhǔn)確，一般應(yīng)將試樣重復(fù)測(cè)量三次，每次相差不能超過(guò)0.0002，然后取平均值。