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其主要部分是由一直角进光棱镜 ABC 和

  实验十一 阿贝折射仪测定物质折射率 [实验目的 实验目的] 实验目的 1.了解阿贝折射仪的原理,学会阿贝折射仪的调整和使用方法。 2.掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法。 3.通过对葡萄糖溶液折射率的测定,确定其浓度。 [实验器材 实验器材] 实验器材 阿贝折射仪、待测液体(若干) 、葡萄糖溶液(若干不同浓度值) 、无水酒精(若干) 、 蒸馏水(若干) 、镜头纸、滴管(三支) 。 [仪器描述 仪器描述] 仪器描述 1.阿贝折射仪的外形结构如图 11-1 所示。 图 11-1 阿贝折射仪 2.阿贝折射仪由测量系统和读数系统两部分组成,如图 11-2 所示。 图 11-2 阿贝折射仪测量、读数系统 图 11-3 阿贝折射仪的读数 测量系统:光线,经过被测液体后射入折光棱镜 15,再经 过两个阿米西棱镜 14、13,以消除色散,然后由物镜 12 将黑白分界线(内 有十字叉丝)上,经目镜 9 放大后成像于观察者眼中。 读数系统:光线 将刻度成像于分划 板 7 上,再经目镜 8 放大成像后以供观察。 刻度盘和棱镜组是同轴的, 旋转手轮 2 可同时转动棱镜组和刻度盘。 在测量镜筒视场中 如出现彩色区域,使分界不够明显,可旋转阿米西棱镜手轮 10,以调整棱镜的位置,抵消 色散现象,至黑白分界明显,调节 2 使叉丝交点与分界线重合。此时在读数镜筒分划板中的 横线在右边刻度所指示的数值即为待测液体的折射率,如图 11-3 所示。对于糖溶液,还可 以从分划板中的横线在左边刻度所指示的数据,得出该糖溶液中含糖量浓度百分数。 由于液体折射率随温度而变化, 测量时需记录液体的温度, 本仪器备有温度计插孔和恒 温插头。 [实验原理 实验原理] 实验原理 阿贝折射仪是药物鉴定中常用的分析仪器, 主要用于测定透明液体的折射率。 折射率是 物质的重要光学常数之一,可借以了解该物质的光学性能、纯度和浓度等。 当光从一种媒质进入到另一种媒质时, 在两种媒质的分界面上, 会发生反射和折射现象, 如图 11-4 所示。在折射现象中有: n1 sin θ1 = n2 sin θ 2 显然,若 n1 n2 ,则 θ1 θ 2 。其中绝对折射率较大的媒质称为光密媒质,较小的称为 光疏媒质。 当光线 , θ 2 随 θ1 且 的增大而增大,当入射角 θ1 增大到某一数值 θ 0 而使 θ 2 = 90° 时,则发生全反射现象。入射 角 θ 0 称为临界角。 图 11-4 光在两种媒质界面上 的反射和折射现象 图 11-5 阿贝折射仪原理图 阿贝折射仪就是根据全反射原理而制成的。其主要部分是由一直角进光棱镜 ABC 和另 一直角折光棱镜 DEF 组成,在两棱镜间放入待测液体,如图 11-5a 所示。进光棱镜的一个 表面 AB 为磨砂面,从反光镜 M 射入进光棱镜的光照亮了整个磨砂面,由于磨砂面的漫反 射,使液层内有各种不同方向的入射光。 假设入射光为单色光,图中入射光线 AO(入射点 O 实际是在靠近 E 点处)的入射角为 最大,由于液层很薄,这个最大入射角非常接近直角。设待测液体的折射率 n 2 小于折光棱 镜的折射率 n1 , 则在待测液体与折光棱镜界面上入射光线 AO 和法线° , 而折 射光线 OR 和法线 ,由光路的可逆性可知,此折射角 θ 0 即为临界角。 根据折射定律: n1 sin θ 0 = n 2 sin 90° ,即 n 2 = n1 sin θ 0 -1) 可见临界角 θ 0 的大小取决于待测液体的折射率 n 2 及折光棱镜的折射率 n1 。 (11 当 OR 光线射出折射棱镜进入空气(其折射率 n = 1 )时,又要发生一次折射,设此时 的入射角为 α ,折射角为 β (或称出射角) ,则根据折射定律得 n1 sin α = sin β 根据三角形的外角等于不相邻两内角之和的几何原理,由△ORE,得 (11 -2) (θ 0 + 90°) = (α + 90°) + ? 将式 11-1、11-2、11-3 联立,解得 (11 -3) n 2 = sin ? n12 ? sin 2 β + sin β cos ? (11 -4) 式中棱镜的棱角 ? 和折射率 n1 均为定值,因此用阿贝折射仪测出 β 角后,就可算出液体的 折射率 n 2 。 在所有入射到折射棱镜 DE 面的入射光线中,光线 AO 的入射角等于 90° 已经达到了最 大的极限值,因此其出射角 β 也是出射光线的极限值,凡入射光线° ,在 折射棱镜中的折射角必小于 θ 0 ,从而其出射角也必小于 β 。由此可见,以 RT 为分界线, 在 RT 的右侧可以有出射光线,在 RT 的左侧不可能有出射光线a 所示的只是棱镜的一个纵截面,若考虑折射棱镜整。

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