阿贝折射仪和旋光效应.docVIP

中国地质大学（武汉） 实验报告 课程名称：近代物理实验 实验名称：阿贝折射仪与旋光效应 学院： 班号： 组号： 组员： 指导老师： 实验地点： 阿贝折射仪 阿贝折射仪是能测定透明、半透明液体或固体的折射率和平均色散的仪器（其中以测透明液体为主），如仪器上接恒温器，则可测定温度为0℃－70℃内的折射率。 折射率和平均色散是物质的重要光学常数之一，能借以了解物质的光学性能、纯度、及色散大小等。本仪器能测出蔗糖溶液的质量分数（锤度Brix）（0－95%，相当于折射率为1.333－1.531）。故此仪器使用范围甚广，是石油工业、油脂工业、制药工业、制漆工业、日用化学工业、制糖工业和地质勘察等有关工厂、学校及有关科研单位不可缺少的常用设备之一。 一、实验原理： 折射仪的基本原理即为折射定律：n1,n1n2为交界面的两侧的两种介质的折射率 若光线从光密介质进入光疏介质，入射角小于折射角，改变入射角可以使折射达到90°，此时的入射角称为临界角，本仪器测定折射率是基于测定临界角的原理。 当不同角度光线射入AB面时，其折射都大于Ⅰ，如果用一望远镜对出射光线视察，可以看到望远镜视场被分为明暗两部分，二者之间有明显分界线。明暗分界处即为临界角的位置。 光与物质相互作用可以产生各种光学现象(如光的折射、反射、散射、透射、吸收、旋 光以及物质受激辐射等)，通过分析研究这些光学现象，可以提供原子、分子及晶体结构等方面的大量信息。所以，不论在物质的成分分析、结构测定及光化学反应等方面，都离不开光学测量。下面介绍物理化学实验中常用的几种光学测量仪器。 折射率是物质的重要物理常数之一，许多纯物质都具有一定的折射率，如果其中含有杂质则折射率将发生变化，出现偏差，杂质越多，偏差越大。因此通过折射率的测定，可以测定物质的浓度。 图Ⅱ-5-2 光的折射 在实际测量折射率时，我们使用的入射光不是单色光，而是使用由多种单色光组成的普通白光，因不同波长的光的折射率不同而产生色散，在目镜中看到一条彩色的光带，而没有清晰的明暗分界线，为此，在阿贝折射仪中安置了一套消色散棱镜（又叫补偿棱镜）。通过调节消色散棱镜，使测量棱镜出来的色散光线消失，明暗分界线清晰，此时测得的液体的折射率相当于用单色光钠光D线（5890*！）所测得的折射率nD。 （一）测定液体的折射率 若待测物为透明浓体，一般用透射光即掠入射方法来测量其折射率nx。 阿贝折射仪中的阿贝棱镜组由两个直角角棱镜(折射串率为n)组成，一个是进光棱镜，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均匀的扩展面光源。另一个是折射棱镜。待测液体(nx＜n)夹在两棱镜的弦面之间，形成薄膜。如图4所示， 图 4 光先射入进光棱镜，由其磨砂弦面A，B，产生漫射光穿过液层进入折射棱镜(图中ABC)。 因此到达液体和折射棱镜的接触面(AB面)上任意一点E的诸光线(如1，2，3等)具有各种不同的入射角，最大的入射角是90度。，这种方向的入射称为掠入射。对不同方向入射光中的某条光线，设它以入射角i射向AB面，经棱镜两次折射后，从AC面以角出射，若，则由折射定律得 1） 2） 其中α为AB面上的折射角，β为AC面上的入射角。由图4得棱镜顶角A与α角及β角的关系为 则 代入1）式得 3） 由2）式得 即 则 代入3）式得： 从图4可以看出，对于光线“1”，有i→90》，sini→1，→，则上式变为 因此，若折射棱镜的折射率n、折射顶角95已知，只要测出出射角即可求出待测液体的折射率。 若,这时出射光线与顶角A在AC面法线的同侧，上式变为 阿贝折射仪是如何测量与光线“1”相对应的出射角呢?由图4可知。除光线“1”外，其它光线“2”、“3”等在AB面上的入射角皆小于90度。因此当扩展光源的光线从各个方向射向AB面时，凡入射角小于90度的光线，经棱镜折射后的出射角必大于角而偏折于“1’”的左侧形成亮视场。而“1”的另一测因无光线而形成暗场。显然，明暗视场的分界线就是掠入射光束“1”的出射方向(“1’”)。 阿贝折射镜标出了与角对应的折射率值，测量时只要使明暗分界线与望远镜叉丝交点对准，就可从视场中折射率刻度读出nx值。 （二）、测定固体的折射率 若待测固体有两个互成90度角的抛光面，则可用透射光测定其折射率，如图5所示，在待测固体和折射棱镜AB面上滴一滴接触液（其折射率为n2，要求n2）nx，一般用折射率较高的溴代苯），扩展光源发出的光直接进入待测固体（不用进入光棱镜），经过接触液进入折射棱镜，其中一部分光线在通过待