阿貝折射儀

　　儀器用途

　　本儀器能測出蔗糖溶液的質(zhì)量分數(shù)（錘度Brix）（0－95%，相當于折射率為1.333－1.531）。故此儀器使用范圍甚廣，是石油工業(yè)、油脂工業(yè)、制藥工業(yè)、制漆工業(yè)、日用化學工業(yè)、制糖工業(yè)和地質(zhì)勘察等有關工廠、學校及有關科研單位不可缺少的常用設備之一。

　　儀器結構

　　儀器的光學部分由望遠鏡系統(tǒng)二個部分組成

　　1.進光棱鏡 2.折射棱鏡 3.擺動反光鏡

　　4.消色散棱鏡組 5.望遠物鏡組 6.平行棱鏡

　　7.分劃板 8.目鏡 9.讀數(shù)物鏡

　　10.反光鏡 11.刻度板 12.聚光鏡

　　阿貝折射儀進光棱鏡（1）與折射棱鏡（2）之間有一微小均勻的間隙,被測液體就放在此空隙內(nèi).當光線（自然光或白熾光）射入進光棱鏡（1）時便在其磨砂面上產(chǎn)生漫反時，使被測液層內(nèi)有各種不同角度的入射光，經(jīng)過折射棱鏡（2）產(chǎn)生一束折射角均大于臨界角Ⅰ的光線.由擺動反射鏡（3）將此束光線射入消色散棱鏡組（4），此消色散棱鏡組是由一對等色散阿米西棱鏡組成，其作用是獲得一可變色散來抵消由于折射棱鏡對不同被測物體所產(chǎn)生的色散.再由望遠鏡（5）將此明暗分界線成象于分劃板（7）上，分劃板上有十字分劃線，通過目鏡（8）能看到如圖五上半部所示的象。

　　光線經(jīng)聚光鏡（12）照明刻度板（11），刻度板與擺動反射鏡（13）連成一體，同時繞刻度中心作回轉(zhuǎn)運動。通過反射鏡（10），讀數(shù)物鏡（9），平行棱鏡（6）將刻度板上不同部位折射率示值成象于分劃板（7）上。

　　結構部分

　　底座（14）為儀器的支承座，殼體（17）固定在其上。除棱鏡和目鏡以外全部光學組件及主要結構封閉于殼體內(nèi)部。棱鏡組固定于殼體上，由進光棱鏡、折射棱鏡以及棱鏡座等結構組成，兩只棱鏡分別用特種粘合劑固定在棱鏡內(nèi)。

　?。?）為進光棱鏡座，（11）為折射棱鏡座，兩棱鏡座由轉(zhuǎn)軸（2）連接。進光棱鏡能打開和關閉，當兩棱鏡座密合并用手輪（10）鎖緊時，二棱鏡之間保持一均勻的間隙，被測液體應充滿此間隙。（3）為遮光板，（18）為四只恒溫器接頭，（4）為溫度計，（13）為溫度計座，可用乳膠管與恒溫器連接使用。（1）為反射鏡（8）為目鏡，（9）為蓋板，（15）為折射率刻度調(diào)節(jié)手輪（6）為色散調(diào)節(jié)手輪（7）為色散值刻度圈，（12）為照明刻度盤聚光鏡。

　　儀器特點

　　采用目視瞄準，光學度盤讀數(shù)，操作簡單，使用方便。測定液體或固體的折射率n平均色撒（n--n）和糖水溶液中干固物的質(zhì)量分數(shù)即錘度BriX?？捎糜谥铺恰⒅扑?、飲料、石油、食品、化工工業(yè)生產(chǎn)、科研教學部門的檢測分析。

　　技術參數(shù)

　　1. 折射率測量范圍（nD）：1.3000-1.7000

　　2. 準確度（nD） ：　 ±0.00002

　　3. 蔗糖溶液質(zhì)量分數(shù)（錘度Brix）讀數(shù)范圍：0~95%

　　4. 儀器外形尺寸：100×200×240mm

　　5. 儀器重量：2.6kg

　　操作方法

　　準備工作

　　（1）在開始測定前，必須先用標準試樣校對讀數(shù)。對折射棱鏡的拋光面加1~2滴溴萘，再貼上標準試樣的拋光面，當讀數(shù)視場指示于標準試樣上之值時，觀察望遠鏡內(nèi)明暗分界線是否在十字線中間，若有偏差則用螺絲刀微量旋轉(zhuǎn)圖七上小孔（16）內(nèi)的螺釘，帶動物鏡偏擺，使分界線象位移至十字線中心，通過反復地觀察與校正，使示值的起始誤差降至最?。òú僮髡叩拿闇收`差）。校正完畢后，在以后的測定過程中不允許隨意再動此部位。

　　如果在日常的工作中，對所測量的折射率示值有懷疑時，可按上述方法用標準試樣進行檢驗，是否有起始誤差，并進行校正。

　?。?）每次測定工作之前及進行示值校準時必須將進光棱鏡的毛面，折射棱鏡的拋光面及標準試樣的拋光面，用無水酒精與乙醚（1：4）的混合液和脫脂棉花輕擦干凈，以免留有其他物質(zhì)，影響成象清晰度和測量精度。

　　測定工作

　?。?）測定透明半透明液體：

　　將被測液體用干凈滴管加在折射棱鏡表面，并將進光棱鏡蓋上，用手輪（10）鎖緊，要求液層均勻，充滿視場，無氣泡。打開遮光板（3），合上反射鏡（1），調(diào)節(jié)目鏡視度，使十字線成象清晰，此時旋轉(zhuǎn)手輪（15）并在目鏡視場中找到明暗分界線的位置，再旋轉(zhuǎn)手輪（6）使分界線不帶任何彩色，微調(diào)手輪（15），使分界線位于十字線的中心，再適當轉(zhuǎn)動聚光鏡（12）此時目鏡視場下方顯示示值即為被測液體的折射率。

　?。?）阿貝折射儀測定透明固體：

　　被測物體上需要有一個平整的拋光面，把進光棱鏡打開，在折射棱鏡的拋光面上加1~2滴溴代萘，并將被測物體的拋光面擦干凈放上去，使其接觸良好，此時便可在目鏡

　　視場中尋找分界線，瞄準和讀數(shù)的操作方法如前所述。

　?。?）測定半透明固體：

　　被測半透明固體上也需要有一個平整的拋光面。測量時將固體的拋光面用溴代萘沾在折射棱鏡上，打開反射鏡（1）并調(diào)整角度利用反射光束測量，具體操作方法同上。

　?。?）測量蔗糖內(nèi)糖量濃度：

　　操作與測量液體折射率時相同，此時讀數(shù)可直接從視場中示值上半部讀出，即為蔗糖溶液含糖量濃度的百分數(shù)。

　　（5）阿貝折射儀測定平均色散值：

　　基本操作方法與測量折射率時相同，只是以兩個不同方向轉(zhuǎn)動色散調(diào)節(jié)手輪（6）時，使視場中明暗分界線無彩色為止，此時需記下每次在色散值刻度圈（7）上指示的刻度值Z，取其平均值，再記下其折射率nD。根據(jù)折射率nD值，在阿貝折射儀色散表的同一橫行中找出A和B值（若nD在表中二數(shù)值中間時用內(nèi)插法求得）。再根據(jù)Z值在表中查出相應的б值。當Z﹥30時取負值，當Z﹤30時取正值，按照所求出的A、B、值代入色散公式　 就可求出平均色散值（例子看第14頁）

　?。?）若需測量在不同溫度時的折射率，將溫度計旋入溫度計座（13）中，接上恒溫器通水管，把恒溫器的溫度調(diào)節(jié)到所需測量溫度，接通循環(huán)水，待溫度穩(wěn)定十分鐘后，即可測量。

　　工作原理

　　折射儀的基本原理即為折射定律：n1,n1n2為交界面的兩側(cè)的兩種介質(zhì)的折射率

　　若光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，入射角小于折射角，改變?nèi)肷浣强梢允拐凵溥_到90°，此時的入射角稱為臨界角，本儀器測定折射率是基于測定臨界角的原理。

　　當不同角度光線射入AB面時，其折射都大于Ⅰ，如果用一望遠鏡對出射光線視察，可以看到望遠鏡視場被分為明暗兩部分，二者之間有明顯分界線。明暗分界處即為臨界角的位置。

　　光與物質(zhì)相互作用可以產(chǎn)生各種光學現(xiàn)象(如光的折射、反射、散射、透射、吸收、旋 光以及物質(zhì)受激輻射等)，通過分析研究這些光學現(xiàn)象，可以提供原子、分子及晶體結構等方面的大量信息。所以，不論在物質(zhì)的成分分析、結構測定及光化學反應等方面，都離不開光學測量。下面介紹物理化學實驗中常用的幾種光學測量儀器。

　　折射率是物質(zhì)的重要物理常數(shù)之一，許多純物質(zhì)都具有一定的折射率，如果其中含有雜質(zhì)則折射率將發(fā)生變化，出現(xiàn)偏差，雜質(zhì)越多，偏差越大。因此通過折射率的測定，可以測定物質(zhì)的濃度。

　　1.阿貝折射儀的構造原理

　　阿貝折射儀的外形圖如圖Ⅱ-5-1所示。

　　當一束單色光從介質(zhì)Ⅰ進入介質(zhì)Ⅱ（兩種介質(zhì)的密度不同）時，光線在通過界面時改變了方向，這一現(xiàn)象稱為光的折射，如圖Ⅱ-5-2所示。

　　圖Ⅱ-5-1 阿貝折射儀外形圖

　　1.測量望遠鏡；2.消散手柄；3.恒溫水入口；4.溫度計；5.測量棱鏡；6.鉸鏈；7.輔助棱鏡；8.加液槽；9.反射鏡；10.讀數(shù)望遠鏡；11.轉(zhuǎn)軸；12.刻度盤罩；13.閉合旋鈕；14.底座。

　　圖Ⅱ-5-2 光的折射

　　在實際測量折射率時，我們使用的入射光不是單色光，而是使用由多種單色光組成的普通白光，因不同波長的光的折射率不同而產(chǎn)生色散，在目鏡中看到一條彩色的光帶，而沒有清晰的明暗分界線，為此，在阿貝折射儀中安置了一套消色散棱鏡（又叫補償棱鏡）。通過調(diào)節(jié)消色散棱鏡，使測量棱鏡出來的色散光線消失，明暗分界線清晰，此時測得的液體的折射率相當于用單色光鈉光D線（5890*?。┧鶞y得的折射率nD。

　　使用方法

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

　?。?）加樣：旋開測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)）。

　?。?）調(diào)光：轉(zhuǎn)動鏡筒使之垂直，調(diào)節(jié)反射鏡使入射光進入棱鏡，同時調(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。

　?。?）讀數(shù)：從讀數(shù)望遠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)點后的第四位，為了使讀數(shù)準確，一般應將試樣重復測量三次，每次相差不能超過0.0002，然后取平均值。

　　注意事項

　　阿貝折射儀是一種精密的光學儀器，使用時應注意以下幾點：

　?。?） 使用時要注意保護棱鏡，清洗時只能用擦鏡紙而不能用濾紙等。加試樣時不能將滴管口觸及鏡面。對于酸堿等腐蝕性液體不得使用阿貝折射儀。

　?。?） 每次測定時，試樣不可加得太多，一般只需加2～3滴即可。

　?。?） 要注意保持儀器清潔，保護刻度盤。每次實驗完畢，要在鏡面上加幾滴丙酮，并用擦鏡紙擦干。最后用兩層擦鏡紙夾在兩棱鏡鏡面之間，以免鏡面損壞。

　　（4） 讀數(shù)時，有時在目鏡中觀察不到清晰的明暗分界線，而是畸形的，這是由于棱鏡間未充滿液體；若出現(xiàn)弧形光環(huán)，則可能是由于光線未經(jīng)過棱鏡而直接照射到聚光透鏡上。

　　（5） 若待測試樣折射率不在1.3～1.7范圍內(nèi)，則阿貝折射儀不能測定，也看不到明暗分界線。

　　校正和保養(yǎng)

　　阿貝折射儀的刻度盤的標尺零點有時會發(fā)生移動，須加以校正。校正的方法一般是用已知折射率的標準液體，常用純水。通過儀器測定純水的折光率，讀取數(shù)值，如同該條件下純水的標準折光率不符，調(diào)整刻度盤上的數(shù)值，直至相符為止。也可用儀器出廠時配備的折光玻璃來校正，具體方法一般在儀器說明書中有詳細介紹。

　　阿貝折射儀使用完畢后，要注意保養(yǎng)。應清潔儀器，如果光學零件表面有灰塵，可用高級鹿皮或脫脂棉輕擦后，再用洗耳球吹去。如有油污，可用脫脂棉蘸少許汽油輕擦后再用乙醚擦干凈。用畢后將儀器放入有干燥劑的箱內(nèi)，放置于干燥、空氣流通的室內(nèi)，防止儀器受潮。搬動儀器時應避免強烈振動和撞擊，防止光學零件損傷而影響精度。

　　儀器校正

　　儀器定期進行校準，或?qū)y量數(shù)據(jù)有懷疑時，也可以對儀器進行校準。校準用蒸餾水或玻璃標準塊。如測量數(shù)據(jù)與標準有誤差，可用鐘表螺絲刀通過色散校正手輪中的小孔，小心旋轉(zhuǎn)里面的螺釘，使分劃板上交叉線上下移動，然后再進行測量，直到測數(shù)符合要求為止。樣品為標準塊時，測數(shù)要符合標準塊上所標定的數(shù)據(jù)。

　　如樣品為蒸餾水時測數(shù)要符合下表：

　　維護保養(yǎng)

　　為了確保儀器的精度，防止損壞，請用戶注意維護保養(yǎng)特提出下列要點以供參考：

　?。?）儀器應置放于干燥、空氣流通的室內(nèi)，以免光學零件受潮后生霉。

　　（2）當試腐蝕性液體時應及時做好清洗工作（包括光學零件、金屬零件以及油漆表面），防止侵蝕損壞。儀器使用完畢后幾須做好清潔工作，放入木箱內(nèi)應存有干燥劑（變色硅膠）以吸收潮氣。

　　（3）儀器使用前后及更換樣品時，必須先清洗揩凈折射棱鏡系統(tǒng)的工作表面。

　?。?）被測試樣中不應有硬性雜質(zhì)，當測試固體試樣時，應防止把折射棱鏡表面拉毛或產(chǎn)生壓痕。

　?。?）經(jīng)常保持儀器清潔，嚴禁油手或汗手觸及光學零件，若光學零件表面有灰塵可用高級鹿皮或長纖維的脫脂棉輕擦后用皮吹風吹去，如光學零件表面沾上了油垢應及時用酒精乙醚混合液擦干凈。

　　（6）儀器應避免強烈振動或撞擊，以防止光學零件損傷及影響精度。