《折射率测定法》课件.pptVIP

折射率测定法物理光学测量技术

课程目录章节概览基础知识、测量方法、应用分析学习目标掌握折射率测定技术与实践应用知识结构图基本原理到实际操作全面覆盖

什么是折射率定义光在真空中速度与介质中速度之比物理意义表征光在物质中传播特性的物理量基本公式n=c/v，c为光速，v为介质中速度

折射率与光的传播折射现象光从一介质进入另一介质时传播方向改变斯涅尔定律n?sinθ?=n?sinθ?折射率与介质关系折射率随介质密度增大而增大

折射率的物质意义材料识别不同物质有特征折射率值常用于物质鉴别和纯度检测分子结构与折射率分子极性增强折射能力折射率可反映分子结构特征

折射率的国际单位无量纲纯数值，无单位温度依赖性需标明测量温度条件波长依赖性标准波长为钠D线(589.3nm)

折射率测定法的历史117世纪斯涅尔发现折射定律219世纪阿贝发明折射仪320世纪数字折射仪问世421世纪微型化与高精度发展

折射率测定法的基本原理临界角原理利用全反射临界角计算阿贝法原理基于折射边界明暗对比干涉法原理利用光程差产生干涉条纹

折射率和波长的关系波长(nm)折射率

理论基础：斯涅尔定律数学表达式n?sinθ?=n?sinθ?入射角与折射角正弦比恒定物理意义光线穿越介质界面折射规律反映介质对光传播的影响

理论基础：光的全反射临界角概念折射角等于90°时的入射角临界角计算sinθc=n?/n?(n?n?)全反射应用折射率测定基础原理

折射率的温度依赖性温度(°C)折射率

折射率测定的常用方法分类直接测量阿贝折射仪法临界角法浸入法间接推算法干涉法椭圆偏振法反射率法

阿贝折射仪原理光源发射钠光灯发出单色光棱镜成像样品置于主棱镜上望远镜观察通过分界线读取折射率

阿贝折射仪结构剖析棱镜部分样品置于测量棱镜表面转盘装置精密刻度读数系统读数系统观察明暗分界线

临界角法原理光源照射光线照射样品-棱镜界面临界角形成达到全反射条件折射率计算n样品=n棱镜×sinθc观察读数明暗分界处即临界角

临界角法实验装置主要构件光源、棱镜、旋转平台、望远镜光源类型常用钠灯(589.3nm)或LED单色光源调节系统精密角度调节机构确保测量精度

干涉法测定折射率干涉条纹原理光程差造成相位差样品引起光程变化产生条纹移动条纹移动量与折射率变化成正比

数字折射仪技术数字化采集CCD传感器代替人眼观察自动校准内置参考标准自动校正温度补偿自动温度补偿确保准确度数据存储测量结果直接数字显示与记录

折射率测定实验室安全人身安全防护眼镜，避免光源直射眼睛样品处理危险化学品防护措施仪器维护棱镜表面保护，避免划伤

阿贝折射仪标准操作步骤校准使用蒸馏水校准仪器测试滴加样品于棱镜表面读取调节明暗分界线并读数整理记录数据并清洁仪器

临界角法实验操作流程装置调试光路校准，棱镜安装样品涂布均匀涂抹于棱镜表面观察调节寻找明暗分界线数据记录读取角度，计算折射率

标准溶液配制与校准标准品要求高纯度，已知折射率常用蒸馏水(n=1.333)容器清洗无水乙醇清洗棱镜表面柔软镜头纸擦拭避免刮伤

折射率数据读取方法读数技巧垂直视线观察刻度确保明暗分界清晰避免视差误差多次测量至少三次重复测量计算平均值提高准确度记录测量温度

数据转换与修正温度(°C)水折射率乙醇折射率151.33351.3658201.33301.3638251.33251.3616301.33191.3594

折射率测量中常见问题操作失误棱镜表面污染，样品用量不足温度问题温度波动未及时记录补偿光源异常光源不稳定导致分界线模糊样品问题挥发性样品快速变化

影响测量精度的因素（一）光源稳定性波长漂移影响折射率准确度单色性不佳导致分界线模糊温度波动每升高1°C折射率约降低0.0001精密测量需严格控温±0.1°C

影响测量精度的因素（二）

常见误差分析及规避系统误差仪器校准不当定期校准与标准品比对随机误差读数、温度波动等多次测量取平均值减小影响

实验数据的记录与整理样品编号测量次数折射率值测量温度标准折射率相对误差A-0111.332525°C1.33300.04%A-0121.332825°C1.33300.02%A-0131.333225°C1.33300.02%

工业应用：药品分析1.336水溶液样品非法药物鉴别阈值1.420药物原料有效成分确认值0.002允许误差药典规定最大偏差

工业应用：食品与饮料

工业应用：石油化工原油评定不同产地原油折射率特征值助剂鉴定添加剂纯度与含量确认工艺监控反应过程实时监测指标品质控制成品油规格检验标准

学术研究中的应用1溶液浓度测定建立折射率-浓度标准曲线2材料合成表征纳米材料光学特性评价3晶体生长监测晶体生长过程质量控制4聚合物研究分子量与交联度间接测定

折射率与其他物理性质的关系密度(g/cm3)折射率

折射率数据库与检索