物理常数测定单元6折射率的测定.PDFVIP

物理常数测定 单元6：折射率的测定 [学习目标]1 1 、了解折射率测定的基本原理。 2 、掌握阿贝折光仪测定折射率的使用方法 [学习内容] 1、折射率 单色光从一种介质进入另一种介质时，发 生方向改变的现象叫折射，如图3-11所示。在 一定温度下入射角与折射角的正弦之比为一个 常数，而且等于光线在两种介质内传播速率之 比，即： sin a J1 折射定律 n 1,2 sin b J2 n 称为第二种介质对第一种介质的相对折射 1,2 率。若光线从真空进入某介质，此时 n为介质 的绝对折射率。但介质A通常为空气，空气的绝对折射率为1.00029，这样得到 的各种物质的折射率称为常用折射率，也称为对空气的相对折射率。 折射率是物质的特征常数，对单色光，在一定温度压力下，折射率是一个确 定的值。例如n 20 表示波长为599.3nm钠光线在20℃下的折射率。 D 在化学上往往要通过测定溶液的折射率来确定组成，例如环己烷-乙醇体系 组成确定等。 2、折射率的测定 O 在一定温度下，对一定的两种介质，其相对折射率n是常数。当入射角a =90 时，折射角b 最大，此最大角称为临界角。光线从介质A进入介质B时，折射线 都应落在临界角以内，大于临界角的部分没有光线通过，而小于临界角的部分可 以通过光线。由此在图3-11的E处设置一目镜就可以清楚地观察到明暗交接的 两部分，中间有明显的分界线。此分界线表示入射角为临界角的光线折射后所在 位置。阿贝折光仪就是根据这个原理设计的。设光线从介质A进入介质B，两种 介质的折射率分别为n和n，根据折射定律有 A B sin a nB sin b nA O 当入射角a =90时，sin a 1，b 等 于临界角，则n A n B sin b 。当固定 一种介质时，临界角的大小仅仅决定 于另一介质的折射率，为一定值，因 而待测定液体的折射率 n仅决定于 A 临界角。在仪器的目镜中可以由明暗 界面的位置测定临界 角的大小，再 换算成折射率数值，为此，可以直接 由放大镜中读出待测液体的折射率。 阿贝折光仪的构造见图3-12。 阿贝折光仪主要部分是由两块 直角棱镜5、6组成，在其对角线上重叠，中间仅留微笑的缝隙，将待测液滴放 在其中，可以展开成一层极薄液层。光线从反射镜7射入棱镜6，由于棱镜6的 对角线平面是毛玻璃面，从而产生的散射使光线在各个方向都有，散射产生的光 线通过缝隙中液体层从各个方向进入棱镜，产生折射。根据前面的讨论，小于临 界角的部分有光线通过，大于临界角的部分没有光线通过，因此在E处可见明暗 交接的两部分，中间有明显分界线，落在十字中心部位，如图3-13所示。 以上讨论是对单色光而言，若以白光为光源，因各种波长的光混合而成，而 波长不同的光其折射率也各不相同，造成明暗界限呈现出一条较宽的色带。这种 现象称为色散。为此在阿贝折光仪目镜上装有消色补偿器4，以得到清楚地明暗 界限，这时可从放大镜2中直接读出折射率数值。由此测定得到的折射率和钠光 D线为光源所获得的数值相同。 1 阿贝折光仪的使用方法： （1）在棱镜温度计插座上装好温度计，在恒温器接头处用橡皮管接通超级 恒温槽打出的水，调节水温至测定温度。 （2）打开两块三角棱镜的锁钮，用乙醚或丙酮滴洗镜面，用吸耳球吹干， 在用擦镜纸擦干。