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如何测定折光率或折射率?


实验室k / 2019-04-05

       折光率是有机化合物的重要物理常数之一,折光率的数值可作为液体纯度的标志。

       光线从一种透明介质(空气)进入另一种透明介质(水)时,它的传播方向发生改变的现象,叫做光的折射。这种现象的产生是由于光线在各种不同的介质中传播的速度不同所造成的。所谓折光率是指光线在空气中(严格地讲应在真空中)传播的速度与在其它介质中传播速度之比值。由于光线在空气中传播的速度最快,因而任何介质的折光率都大于1。折光率通常用N表示,其随测量温度,及入射光波长的不同而有所变化。通常在字母N的右上角注出的数字表示测量时的温度,右下角字母代表入射光的波长。例如水的折光率ND20=1.3330,表示在20℃用钠光灯照射下(钠光谱中D线波长为5893Å)测得的数值。

       通常用阿贝折光仪来测量液体的折光率,这种折光仪仅需几滴液样,测量速度快,准确度高(能测出五位有效数字)。因此测量液体的折光率比测量液体的沸点更为可靠。所以折光率的测定在中间产品的质量控制和成品分析中有重要的作用。

一、仪器

       阿贝折光仪    其结构如图16-18所示。其光学系统如图16-19所示。

       1.望远系统

       光线由反光镜1进入进光棱镜2和折射棱镜3,被测液体放在2和3之间,光线经过阿米西棱镜4抵消由于折射棱镜及被测物体所产生的色散而成白光,经物镜5,将明暗分界线成像于分划板6上,经目镜7和8放大成像于观察者眼中。

 

       2.读数系统

       光线由小反光镜14经过毛玻璃13,照明度盘12,经转向棱镜11及物镜10,将刻度成像于划板9上,经目镜7和8放大成像于观察者眼中。

       阿贝折光仪是用白光作光源,由于色散现象,目镜的明暗分界线并不清楚,为了消除色散,在仪器上装有消色补偿器(即图16-18中阿米西棱镜手轮10)。实验时转动消色补偿器,就可消除色散而得到清楚的明暗分界线。此时所测得的液体折光率,和应用钠光D线所得的液体折光率相同。

       在阿贝折光仪的望远目镜的金属筒上,有一个供校准仪器用的示值调节螺钉。通常用20℃的水校正仪器(其折光率ND20=1.3330)。也可用已知折光率的标准玻璃校正。

二、测定方法

       (1)准备和校正    如图16-18所示将折光仪置于光线充足的地方,与恒温水浴连接,使折光仪棱镜的温度为20℃。然后将下棱镜(反光镜18)打开,向后扭转约180℃。把上棱镜(折射棱镜)和校正用的标准玻璃用丙酮洗净烘干。将一滴1-溴代苯滴在标准玻璃的光滑面上,然后贴在上棱镜面上,用手指轻压标准玻璃的四角,使棱镜与标准玻璃之间辅有一层均匀的溴代苯。转动反光镜,使光射在标准玻璃的光面上,调节棱镜转动手轮2,使目镜望远视野分为明暗两部分,再转动阿米西棱镜手轮10,消除虹彩并使明暗分界清晰,使明暗分界线对准在十字线上,若有偏差,可调节示值调节螺钉9,使明暗分界线恰处在十字线上。此时由读数视野读出折光率,在与标准玻璃上所刻数值比较,二者相差不大于±0.0001,校正就结束,也可用纯水校正。

       (2)测定    将进光棱镜和折射棱镜用丙酮乙醚洗净,用擦镜纸擦干或吹干,注入数滴样品,立即闭合棱镜,使样品与棱镜于20℃保持数分钟。然后按前述方法调节,记录读数,读数应准确至小数点后第四位(最后一位为估计数字)。轮流从一边再从另一边将分界线对准在十字线上,重复观察记录读数3次,读数间差数不大于±0.0003。所得读数平均值即为样品的折光率。

       测定完毕后,打开棱镜,用擦镜纸轻轻擦干,不论在任何情况下,不允许用擦镜纸以外的任何东西接触到棱镱,以免损坏它的光学平面。

 

 


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