阿贝折射仪

折射率是物质的重要物理常数之一，可借助它了解物质的纯度、浓度及其结构，在实验室中可用阿贝折射仪来测量液体物质的折射率，液体用量少，操作方便，读数准确。

1．工作原理

当一束光投在两种不同性质的介质的交界面上时发生折射现象，它遵守折射定律：

式中，α为入射角；β为折射角；nα、nβ为交界面两侧两种介质的折射率。在一定温度下对于一定的两种介质，其比值是一定的。当光束由光疏介质进入光密介质时 （图2－13），入射角大于折射角 （反之，则入射角小于折射角）。若入射角增大时折射角也增大，当入射角α0＝90°时，折射角为β0，故任何方向的入射光都可进入光密介质中，但其折射角一定服从不等式β≤β0。

图2－13 光的折射

2．结构

折射仪是根据上述临界折射现象设计的，其外形如图2－14所示，图2－15是它的构造示意图。镜箱由两个折射率为1．75的玻璃直角棱镜所构成，上部为基本棱镜，下部为辅助棱镜。从反射镜反射来的入射光进入棱镜 “3”。此棱镜的A′D′面为一毛玻璃，入射光在毛玻璃面上发生漫散射，并从各个方向通过置于缝隙的液层而达到棱镜 “4”的AD面。根据折射定律，当光由光疏介质 （待测液体）折射进入光密介质 （棱镜 “4”）时，折射角小于入射角；如果入射光正好沿着AD面射入，即入射角α0＝90°，则折射角为β0。因再也没有比β0更大的折射角，所以β0为临界角。对AD镜面上任一点来说，当光在0°～90°范围内入射时，折射光都应落在临界角β0内成为亮区，其他为暗区，构成明暗的分界线，因此具有特征意义。根据上面的公式，若已知棱镜的折射率为nβ，测定临界角β0，就能求出液体的折射率n0。实际上，此值可从阿贝折射仪上直接读出而不必计算。

图2－14 阿贝折射仪的外形

1．目镜；2．读数镜筒；3．测量镜筒；4．消色散手柄；5、5′、5″．恒温水入口；6．温度计；7．基本棱镜；8．转轴；9．铰链；10．辅助棱镜；11．加液槽；12．反射镜；13．底座；14．锁钮；15．刻度罩盘

图2－15 折射仪构造示意图

1．目镜视野；2．液面；3．辅助棱镜；4．基本棱镜；5．反射镜

折射率用符号n表示，其值与温度和入射光的波长有关，故应在其右上角标出测量温度，右下角标出测量时所用的波长。例如n25°D表示介质在25℃时对钠黄光的折射率。阿贝折射仪使用的光源为白光。白光为各种不同波长的混合光。由于波长不同的光在相同介质内的传播速度不同，所以会产生色散现象，使目镜的明暗分界线不消失。为此在仪器上装有可调的消色补偿器，通过它可清除色散，得到清楚的明暗分界线，这时所测得的液体折射率与用钠光D线所得的液体折射率相同。

3．使用方法

（1）将阿贝折射仪置于光亮处，但避免阳光直接照射，让超级恒温槽中的恒温水通入阿贝折射仪的两棱镜恒温夹套中，恒温温度以折光仪上的温度计读数为准。

（2）打开棱镜，滴1小滴无水乙醇 （或乙醚）在镜面上，用擦镜纸轻轻擦干镜面。

（3）用滴管滴加1～3滴试液于辅助棱镜的毛玻璃面上，闭合棱镜、旋紧锁钮，务必使被测物体均匀覆盖于两棱镜间镜面上，不可有气泡存在，否则需重新取样进行操作。

（4）调节反射镜，让入射光进入棱镜，使望远镜中视场最亮。调节目镜至视场准丝最清晰。

（5）旋转左边手柄，使测量目镜中能看到彩色光带或黑白现象为止。

（6）转动右边消色散手柄，消除彩色光带，使视场内呈现一清晰的明暗分界线。

（7）再转动左边手柄，使分界线和十字线相交于一点，然后从读数望远镜中读取折射率。

（8）测定后用擦镜纸擦干棱镜面。

4．仪器校正

阿贝折射仪刻度盘上标尺的零点，有时会发生移动，测量前可用已知折射率的蒸馏水进行校正，其方法如下：按操作要求加好样 （蒸馏水）后，转动左边手轮使标尺读数等于蒸馏水的折射率，再消除色散，然后用方孔调节扳手旋动目镜前凹槽中的调整螺丝，使明暗分界线与十字线相交于一点。水在各种温度下的折射率见表2－6。

表2－6 不同温度下水的折射率

5．WAY阿贝折射仪的结构及使用方法

（1）WAY阿贝折射仪的外形如图2－16所示。

图2－16 折射仪结构示意图

1．反射镜；2．转轴；3．遮光板；4．数显温度计；5．进光棱镜座；6．色散图调节轮；7．色散值刻度圈；8．目镜；9．盖板；10．手轮；11．折射镜镜座；12．照明刻度盘聚光镜；13．温度计座；14．底座；15．折射率刻度调节首轮；16．微调孔；17．壳体；18．四支恒温器接头

（2）WAY阿贝折射仪的及使用方法：①将阿贝折射仪置于光亮处，但避免阳光直接照射，让超级恒温槽中的恒温水通入阿贝折射仪的两棱镜恒温夹套中，恒温温度以折光仪上的温度计读数为准。②打开棱镜，滴1滴无水乙醇 （或乙醚）在镜面上，用镜头纸轻轻擦干镜面。③用干净滴管加1～3滴试液于折射棱镜表面上，闭合棱镜，用手轮 （10）锁紧，务使被测物体均匀覆盖于两棱镜间镜面上，不可有气泡存在，否则需重新取样进行操作。④打开遮光板 （3），合上反射镜 （1），调节目镜视度，使十字线成像清晰，此时旋转手轮 （15），使分界线位于十字线中心，再适当转动聚光镜 （12），此时目镜视场下方显示的示值即为被测液体的折射率。⑤转动右边消色散手柄，消除彩色光带，使视场内呈现一清晰的明暗分界线。⑥再转动左边手柄，使分界线和十字线相交于一点，然后从读数望远镜中读取折射率。⑦测定后用擦镜纸擦干棱镜面。