国立高雄应用科技大学物理化学实验实验名称折射率的测定班级四化.docVIP

國立高雄應用科技大學 物理化學實驗 實驗名稱：折射率的測定 班級：四化材三乙 組別：第四組 姓名：張崑泰 學號：1100101201 指導老師：吳瑞泰教授 目錄 一.實驗目的 二.實驗原理 三. 儀器與藥品 四.相關知識 五.實驗步驟 六.參考資料 一.實驗目的 1.熟悉折射率的定義及其應用。 2.瞭解折射計的種類及其操作原理。 3.應用阿貝折射計測定純液體及溶液的折射率，並計算其比折射、分子折射。 4.認識折射率與溫度以及濃度的關係。 5.藉由最小偏向角的方法求取稜鏡對各種不同波長色光之折射率。[1] 二.實驗原理 當一束光從一介質進入密度不同之另一個介質內時，由於速度改變使其進行方向產生曲折，稱為折射。折射率(refraction index): n是兩介質中光速的比值，亦可用入射角i與折射角r兩正弦之商表示，即: n＝sini／sinr (Snells law)。實驗利用阿貝折射計來測定折射率，阿貝折射計可直接用來測定液體、固體的折射率，定量地分析溶液的組成，鑑定液體的純度。同時，物質的莫耳折射度、莫耳質量、密度、極性分子的偶極矩等也都可與折射率相關連，因此他也是物質結構研究工作的重要工具。 三. 儀器與藥品 阿貝折射計、量筒、滴管、燒杯、蔗糖、蒸餾水、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚。 四.相關知識 1.折射率[2] 折射率光由介質i進入介質r常會發生偏折現象，而其偏折的量與光 在介質中的傳播速度有關，而於不同介質中之傳播速度比則為光於此 介質中之相對折射率，即 如圖一所示，以兩平行光波?、??由介質i斜射入介質r當光波?之波前接觸到介面時，光波??的波前才到達B點。因光波介質i進入介質r，速度也由V變為V，而光波發生偏折。當光波??的波前到達介面D點時，光波?的波前已達介質r的C點，所以由，得 其中?t為光波傳播從A到C或B到D所須之時間，所以 此為斯內爾（Snell）定律，其中ni、θi為入射線與法線間之夾角（入射角），θr為折射線與法線間之夾角（折射角）。 如介質i為空氣，則ni，所以 2. 阿貝折射儀阿貝折射儀是能測定透明、半透明液體或固體的折射率nD和平均色散nF－nC的儀器（其中以測透明液體為主），如儀器上接恆溫器，則可測定溫度為0－70內的折射率nD折射率和平均色散是物質的重要光學常數之一，能藉以了解物質的光學性能、純度、及色散大小等。 能測出蔗糖溶液的質量分數（錘度Brix）（0－95%，相當於折射率為1.333－1.531）故此儀器使用範圍甚廣，是石油工業、油脂工業、製藥工業、制漆工業、日用化學工業、製糖工業和地質勘察等有關工廠、學校及有關科研單位不可缺少的常用設備之一。 採用目視瞄準，光學度盤讀數，操作簡單，使用方便測定液體或固體的折射率n平均色（nF－nC）和糖水溶液中干固物的質量分數即錘度BriX。 折射儀的基本原理即為折射定律：其中，、分別是兩種介質的折射率，分別是入射光、折射光與界面法線的夾角若光線從光密介質進入光疏介質，入射角小於折射角，改變入射角可以使折射達到90°，此時的入射角稱為臨界角，本儀器測定折射率就是基於測定臨界角的原理。而光與物質的相互作用可以產生各種光學現象(如光的折射、反射、散射、 透射、吸收、旋 光以及物質受激輻射等)，透過了分析研究這些光學現象，可以提供原子、分子及晶體結構等方面的大量信息，所以，不論在物質的成份分析、結構測定及光化學反應等方面，是都離不開光學測量的，另外，因為折射率是物質的重要物理常數之一，而且許多純物質都具有一定的折射率，但如果其中含有雜質則折射率將會發生變化，而出現偏差，因此當雜質越多時，偏差會越大通過了折射率的測定，可以測定出物質的濃度。 因阿貝折射儀是一種精密的光學儀器，所以使用時應注意以下幾點： （）使用時要注意保護稜鏡，清洗時只能用擦鏡紙而不能用濾紙，加試樣時不能將滴管口觸及鏡面，對於酸鹼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，並用擦鏡紙擦乾，最後用兩層擦鏡紙夾在兩稜鏡鏡面之間，以免鏡面損壞。 （）讀數時，有時在目鏡中觀察不到清晰的明暗分界線，而是畸形的，這是由於稜鏡間未充滿液體；若出現弧形光環，則可能是由於光線未經過 稜鏡而直接照射到聚光透鏡上。（）若待測試樣折射率不在1.3～1.7範圍內，則阿貝折射儀不能測定，也看不到明暗分界線。 為了確保儀器的精度，防止損壞，應注意維護保養特提出下列要點以供參考： （）儀器應置放於乾燥、空氣流通的室內，以免光學零件受潮後生霉。 （）當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，儀器使用完畢後幾須做好清潔工作，放入木箱(內應存有乾燥劑以