阿貝折光儀原理

根據(jù)折射定律，入射角i和折射角r之間有下列關(guān)系：當(dāng)光線(xiàn)從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2時(shí)則
　　=n1，2 （5-3）
　　式中n1，n2，v1，v2分別為1，2兩介質(zhì)的折射率和光在其中的傳播速度，n1，2是介質(zhì)2對(duì)于介質(zhì)1的相對(duì)折射率。折射率為物質(zhì)的特性常數(shù)，對(duì)一定波長(zhǎng)的光在一定溫度壓力下，是一個(gè)定值。
　　由式（5-3）可知，當(dāng)n2＞n1時(shí)，則折射角r恒小于入射角i。當(dāng)人射角i增加到 時(shí)，折射角相應(yīng)地增加到zui大值rc，rc稱(chēng)為臨界角。此時(shí)介質(zhì)2中從OY到OA之間有光線(xiàn)通過(guò)，而OA到OX之間則為暗區(qū)，如圖5-3。當(dāng)入射角為 時(shí)，上式可寫(xiě)成：
　　n2＝n1·sinrc （5-4）
　　即在固定一種介質(zhì)時(shí)，臨界折射角rc的大小和折射率有簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系。 本公司專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)的阿貝折光儀。阿貝折光儀就是根據(jù)這個(gè)原理設(shè)計(jì)的。如圖5-4是儀器構(gòu)造的示意圖。它的主要部分為兩塊直角棱鏡PI，PII，棱鏡PI的粗糙表面 與PII的光學(xué)平面鏡AD之間約有0.1到0.15mm的空隙，用于裝待測(cè)液體并使在PI、PII間鋪成一簿層。光線(xiàn)從反射鏡射入棱鏡PI后，由于 面是粗糙的毛玻璃而發(fā)生漫射，從各種角度透過(guò)縫隙的被測(cè)液體；進(jìn)入棱鏡PII中，由前所知，從各個(gè)方向進(jìn)入棱鏡PII的光線(xiàn)均產(chǎn)生折射，而其折射角都落在臨界角rc之內(nèi)（因?yàn)槔忡R的折射率大于液體的折射率，因此人射角從 到 的全部光線(xiàn)都能通過(guò)棱鏡而發(fā)生折射）。具有臨界角rc的光線(xiàn)穿出棱鏡PII后射于目鏡上，此時(shí)若將目鏡的十字線(xiàn)調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，則會(huì)見(jiàn)到目鏡上半明半暗。
　　從幾何光學(xué)原理可以證明，縫隙中液體的折射率nD與rc間的關(guān)系為：
　　nD＝sinB
　　B對(duì)一定的棱鏡為一常數(shù)，n棱鏡在定溫下也是個(gè)定值。所以液體的折射率n液是角rc的函數(shù)。由rc可計(jì)算液體折射率。折光儀上已經(jīng)把讀數(shù)rc換算成nD的值，可直接讀出n液的值。
　　在條件下，液體的折射率因所用單色光的波長(zhǎng)不同而不同。若用普通白光作為光源，則由于發(fā)生色散而在明暗分界線(xiàn)處呈現(xiàn)彩色光帶，使明暗交界不清楚。為了能用白光作光源，故在儀器中還裝有兩個(gè)各由三塊棱鏡組成的“阿密西”棱鏡作為補(bǔ)償棱鏡（上面的一塊“阿密西”棱鏡可以轉(zhuǎn)動(dòng)），調(diào)節(jié)其相對(duì)位置，在適當(dāng)取向時(shí)，可以使從下面的折射棱鏡出來(lái)的色散光線(xiàn)重新成為白光，消除色帶，使明暗界線(xiàn)清楚。此時(shí)，用白光測(cè)得的折射率即相當(dāng)于用鈉光D線(xiàn)（波長(zhǎng)5890人）所測(cè)得的折射率nD。
　　折射率是物質(zhì)的特性常數(shù)之一，它的數(shù)值與溫度、壓力和光源的波長(zhǎng)等有關(guān)。符號(hào) 是指在 時(shí)用鈉光D線(xiàn)作光源時(shí)的物質(zhì)的折射率。溫度對(duì)折射率有影響。多數(shù)液態(tài)有機(jī)物質(zhì)當(dāng)溫度每增加 時(shí)，折射率降低 到 ，而固體的折射率和溫度的關(guān)系沒(méi)有規(guī)律，一般不超過(guò) 。通常大氣壓的變化對(duì)折射率的數(shù)值影響不明顯，所以只有在很精密的工作中才考慮壓力的影響。
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　?。?）將棱鏡5和6打開(kāi)，用擦鏡紙將鏡面拭潔后，在鏡面上滴少量待測(cè)液體，并使其鋪滿(mǎn)整個(gè)鏡面，關(guān)上棱鏡。
　?。?）調(diào)節(jié)反射鏡7使入射光線(xiàn)達(dá)到zui強(qiáng)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡使目鏡出現(xiàn)半明半暗，分界線(xiàn)位于十字線(xiàn)的交叉點(diǎn)，這時(shí)從放大鏡2即可在標(biāo)尺上讀出液體的折射率。
　　（3）如出現(xiàn)彩色光帶，調(diào)節(jié)消色補(bǔ)償器，使彩色光帶消失，陰暗界面清晰。
　?。?）測(cè)完之后，打開(kāi)棱鏡并用丙酮洗凈鏡面，也可用吸耳球吹干鏡面，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，除必須使鏡面清潔外，尚需夾上兩層擦鏡紙才能扭緊兩棱鏡的閉合螺絲，以防鏡面受損。