阿貝折射儀

　　儀器用途

　　本儀器能測(cè)出蔗糖溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（錘度Brix）（0－95%，相當(dāng)于折射率為1.333－1.531）。故此儀器使用范圍甚廣，是石油工業(yè)、油脂工業(yè)、制藥工業(yè)、制漆工業(yè)、日用化學(xué)工業(yè)、制糖工業(yè)和地質(zhì)勘察等有關(guān)工廠、學(xué)校及有關(guān)科研單位不可缺少的常用設(shè)備之一。

　　儀器結(jié)構(gòu)

　　儀器的光學(xué)部分由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)二個(gè)部分組成

　　1.進(jìn)光棱鏡 2.折射棱鏡 3.擺動(dòng)反光鏡

　　4.消色散棱鏡組 5.望遠(yuǎn)物鏡組 6.平行棱鏡

　　7.分劃板 8.目鏡 9.讀數(shù)物鏡

　　10.反光鏡 11.刻度板 12.聚光鏡

　　阿貝折射儀進(jìn)光棱鏡（1）與折射棱鏡（2）之間有一微小均勻的間隙,被測(cè)液體就放在此空隙內(nèi).當(dāng)光線（自然光或白熾光）射入進(jìn)光棱鏡（1）時(shí)便在其磨砂面上產(chǎn)生漫反時(shí)，使被測(cè)液層內(nèi)有各種不同角度的入射光，經(jīng)過(guò)折射棱鏡（2）產(chǎn)生一束折射角均大于臨界角Ⅰ的光線.由擺動(dòng)反射鏡（3）將此束光線射入消色散棱鏡組（4），此消色散棱鏡組是由一對(duì)等色散阿米西棱鏡組成，其作用是獲得一可變色散來(lái)抵消由于折射棱鏡對(duì)不同被測(cè)物體所產(chǎn)生的色散.再由望遠(yuǎn)鏡（5）將此明暗分界線成象于分劃板（7）上，分劃板上有十字分劃線，通過(guò)目鏡（8）能看到如圖五上半部所示的象。

　　光線經(jīng)聚光鏡（12）照明刻度板（11），刻度板與擺動(dòng)反射鏡（13）連成一體，同時(shí)繞刻度中心作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)反射鏡（10），讀數(shù)物鏡（9），平行棱鏡（6）將刻度板上不同部位折射率示值成象于分劃板（7）上。

　　結(jié)構(gòu)部分

　　底座（14）為儀器的支承座，殼體（17）固定在其上。除棱鏡和目鏡以外全部光學(xué)組件及主要結(jié)構(gòu)封閉于殼體內(nèi)部。棱鏡組固定于殼體上，由進(jìn)光棱鏡、折射棱鏡以及棱鏡座等結(jié)構(gòu)組成，兩只棱鏡分別用特種粘合劑固定在棱鏡內(nèi)。

　?。?）為進(jìn)光棱鏡座，（11）為折射棱鏡座，兩棱鏡座由轉(zhuǎn)軸（2）連接。進(jìn)光棱鏡能打開(kāi)和關(guān)閉，當(dāng)兩棱鏡座密合并用手輪（10）鎖緊時(shí)，二棱鏡之間保持一均勻的間隙，被測(cè)液體應(yīng)充滿此間隙。（3）為遮光板，（18）為四只恒溫器接頭，（4）為溫度計(jì)，（13）為溫度計(jì)座，可用乳膠管與恒溫器連接使用。（1）為反射鏡（8）為目鏡，（9）為蓋板，（15）為折射率刻度調(diào)節(jié)手輪（6）為色散調(diào)節(jié)手輪（7）為色散值刻度圈，（12）為照明刻度盤聚光鏡。

　　儀器特點(diǎn)

　　采用目視瞄準(zhǔn)，光學(xué)度盤讀數(shù)，操作簡(jiǎn)單，使用方便。測(cè)定液體或固體的折射率n平均色撒（n--n）和糖水溶液中干固物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即錘度BriX。可用于制糖、制藥、飲料、石油、食品、化工工業(yè)生產(chǎn)、科研教學(xué)部門的檢測(cè)分析。

　　技術(shù)參數(shù)

　　1. 折射率測(cè)量范圍（nD）：1.3000-1.7000

　　2. 準(zhǔn)確度（nD） ：　 ±0.00002

　　3. 蔗糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)（錘度Brix）讀數(shù)范圍：0~95%

　　4. 儀器外形尺寸：100×200×240mm

　　5. 儀器重量：2.6kg

　　操作方法

　　準(zhǔn)備工作

　　（1）在開(kāi)始測(cè)定前，必須先用標(biāo)準(zhǔn)試樣校對(duì)讀數(shù)。對(duì)折射棱鏡的拋光面加1~2滴溴萘，再貼上標(biāo)準(zhǔn)試樣的拋光面，當(dāng)讀數(shù)視場(chǎng)指示于標(biāo)準(zhǔn)試樣上之值時(shí)，觀察望遠(yuǎn)鏡內(nèi)明暗分界線是否在十字線中間，若有偏差則用螺絲刀微量旋轉(zhuǎn)圖七上小孔（16）內(nèi)的螺釘，帶動(dòng)物鏡偏擺，使分界線象位移至十字線中心，通過(guò)反復(fù)地觀察與校正，使示值的起始誤差降至最小（包括操作者的瞄準(zhǔn)誤差）。校正完畢后，在以后的測(cè)定過(guò)程中不允許隨意再動(dòng)此部位。

　　如果在日常的工作中，對(duì)所測(cè)量的折射率示值有懷疑時(shí)，可按上述方法用標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行檢驗(yàn)，是否有起始誤差，并進(jìn)行校正。

　?。?）每次測(cè)定工作之前及進(jìn)行示值校準(zhǔn)時(shí)必須將進(jìn)光棱鏡的毛面，折射棱鏡的拋光面及標(biāo)準(zhǔn)試樣的拋光面，用無(wú)水酒精與乙醚（1：4）的混合液和脫脂棉花輕擦干凈，以免留有其他物質(zhì)，影響成象清晰度和測(cè)量精度。

　　測(cè)定工作

　　（1）測(cè)定透明半透明液體：

　　將被測(cè)液體用干凈滴管加在折射棱鏡表面，并將進(jìn)光棱鏡蓋上，用手輪（10）鎖緊，要求液層均勻，充滿視場(chǎng)，無(wú)氣泡。打開(kāi)遮光板（3），合上反射鏡（1），調(diào)節(jié)目鏡視度，使十字線成象清晰，此時(shí)旋轉(zhuǎn)手輪（15）并在目鏡視場(chǎng)中找到明暗分界線的位置，再旋轉(zhuǎn)手輪（6）使分界線不帶任何彩色，微調(diào)手輪（15），使分界線位于十字線的中心，再適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)聚光鏡（12）此時(shí)目鏡視場(chǎng)下方顯示示值即為被測(cè)液體的折射率。

　?。?）阿貝折射儀測(cè)定透明固體：

　　被測(cè)物體上需要有一個(gè)平整的拋光面，把進(jìn)光棱鏡打開(kāi)，在折射棱鏡的拋光面上加1~2滴溴代萘，并將被測(cè)物體的拋光面擦干凈放上去，使其接觸良好，此時(shí)便可在目鏡

　　視場(chǎng)中尋找分界線，瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的操作方法如前所述。

　?。?）測(cè)定半透明固體：

　　被測(cè)半透明固體上也需要有一個(gè)平整的拋光面。測(cè)量時(shí)將固體的拋光面用溴代萘沾在折射棱鏡上，打開(kāi)反射鏡（1）并調(diào)整角度利用反射光束測(cè)量，具體操作方法同上。

　?。?）測(cè)量蔗糖內(nèi)糖量濃度：

　　操作與測(cè)量液體折射率時(shí)相同，此時(shí)讀數(shù)可直接從視場(chǎng)中示值上半部讀出，即為蔗糖溶液含糖量濃度的百分?jǐn)?shù)。

　　（5）阿貝折射儀測(cè)定平均色散值：

　　基本操作方法與測(cè)量折射率時(shí)相同，只是以兩個(gè)不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)色散調(diào)節(jié)手輪（6）時(shí)，使視場(chǎng)中明暗分界線無(wú)彩色為止，此時(shí)需記下每次在色散值刻度圈（7）上指示的刻度值Z，取其平均值，再記下其折射率nD。根據(jù)折射率nD值，在阿貝折射儀色散表的同一橫行中找出A和B值（若nD在表中二數(shù)值中間時(shí)用內(nèi)插法求得）。再根據(jù)Z值在表中查出相應(yīng)的б值。當(dāng)Z﹥30時(shí)取負(fù)值，當(dāng)Z﹤30時(shí)取正值，按照所求出的A、B、值代入色散公式　 就可求出平均色散值（例子看第14頁(yè)）

　?。?）若需測(cè)量在不同溫度時(shí)的折射率，將溫度計(jì)旋入溫度計(jì)座（13）中，接上恒溫器通水管，把恒溫器的溫度調(diào)節(jié)到所需測(cè)量溫度，接通循環(huán)水，待溫度穩(wěn)定十分鐘后，即可測(cè)量。

　　工作原理

　　折射儀的基本原理即為折射定律：n1,n1n2為交界面的兩側(cè)的兩種介質(zhì)的折射率

　　若光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角小于折射角，改變?nèi)肷浣强梢允拐凵溥_(dá)到90°，此時(shí)的入射角稱為臨界角，本儀器測(cè)定折射率是基于測(cè)定臨界角的原理。

　　當(dāng)不同角度光線射入AB面時(shí)，其折射都大于Ⅰ，如果用一望遠(yuǎn)鏡對(duì)出射光線視察，可以看到望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)被分為明暗兩部分，二者之間有明顯分界線。明暗分界處即為臨界角的位置。

　　光與物質(zhì)相互作用可以產(chǎn)生各種光學(xué)現(xiàn)象(如光的折射、反射、散射、透射、吸收、旋 光以及物質(zhì)受激輻射等)，通過(guò)分析研究這些光學(xué)現(xiàn)象，可以提供原子、分子及晶體結(jié)構(gòu)等方面的大量信息。所以，不論在物質(zhì)的成分分析、結(jié)構(gòu)測(cè)定及光化學(xué)反應(yīng)等方面，都離不開(kāi)光學(xué)測(cè)量。下面介紹物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的幾種光學(xué)測(cè)量?jī)x器。

　　折射率是物質(zhì)的重要物理常數(shù)之一，許多純物質(zhì)都具有一定的折射率，如果其中含有雜質(zhì)則折射率將發(fā)生變化，出現(xiàn)偏差，雜質(zhì)越多，偏差越大。因此通過(guò)折射率的測(cè)定，可以測(cè)定物質(zhì)的濃度。

　　1.阿貝折射儀的構(gòu)造原理

　　阿貝折射儀的外形圖如圖Ⅱ-5-1所示。

　　當(dāng)一束單色光從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ（兩種介質(zhì)的密度不同）時(shí)，光線在通過(guò)界面時(shí)改變了方向，這一現(xiàn)象稱為光的折射，如圖Ⅱ-5-2所示。

　　圖Ⅱ-5-1 阿貝折射儀外形圖

　　1.測(cè)量望遠(yuǎn)鏡；2.消散手柄；3.恒溫水入口；4.溫度計(jì)；5.測(cè)量棱鏡；6.鉸鏈；7.輔助棱鏡；8.加液槽；9.反射鏡；10.讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡；11.轉(zhuǎn)軸；12.刻度盤罩；13.閉合旋鈕；14.底座。

　　圖Ⅱ-5-2 光的折射

　　在實(shí)際測(cè)量折射率時(shí)，我們使用的入射光不是單色光，而是使用由多種單色光組成的普通白光，因不同波長(zhǎng)的光的折射率不同而產(chǎn)生色散，在目鏡中看到一條彩色的光帶，而沒(méi)有清晰的明暗分界線，為此，在阿貝折射儀中安置了一套消色散棱鏡（又叫補(bǔ)償棱鏡）。通過(guò)調(diào)節(jié)消色散棱鏡，使測(cè)量棱鏡出來(lái)的色散光線消失，明暗分界線清晰，此時(shí)測(cè)得的液體的折射率相當(dāng)于用單色光鈉光D線（5890*！）所測(cè)得的折射率nD。

　　使用方法

　?。?）儀器安裝：將阿貝折射儀安放在光亮處，但應(yīng)避免陽(yáng)光的直接照射，以免液體試樣受熱迅速蒸發(fā)。用超級(jí)恒溫槽將恒溫水通入棱鏡夾套內(nèi)，檢查棱鏡上溫度計(jì)的讀數(shù)是否符合要求（一般選用（20.0±0.1）℃或（25.0±0.1）℃）

　　（2）加樣：旋開(kāi)測(cè)量棱鏡和輔助棱鏡的閉合旋鈕，使輔助棱鏡的磨砂斜面處于水平位置，若棱鏡表面不清潔，可滴加少量丙酮，用擦鏡紙順單一方向輕擦鏡面（不可來(lái)回擦）。待鏡面洗凈干燥后，用滴管滴加數(shù)滴試樣于輔助棱鏡的毛鏡面上，迅速合上輔助棱鏡，旋緊閉合旋鈕。若液體易揮發(fā)，動(dòng)作要迅速，或先將兩棱鏡閉合，然后用滴管從加液孔中注入試樣（注意切勿將滴管折斷在孔內(nèi)）。

　?。?）調(diào)光：轉(zhuǎn)動(dòng)鏡筒使之垂直，調(diào)節(jié)反射鏡使入射光進(jìn)入棱鏡，同時(shí)調(diào)節(jié)目鏡的焦距，使目鏡中十字線清晰明亮。調(diào)節(jié)消色散補(bǔ)償器使目鏡中彩色光帶消失。再調(diào)節(jié)讀數(shù)螺旋，使明暗的界面恰好同十字線交叉處重合。

　?。?）讀數(shù)：從讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡中讀出刻度盤上的折射率數(shù)值。常用的阿貝折射儀可讀至小數(shù)點(diǎn)后的第四位，為了使讀數(shù)準(zhǔn)確，一般應(yīng)將試樣重復(fù)測(cè)量三次，每次相差不能超過(guò)0.0002，然后取平均值。

　　注意事項(xiàng)

　　阿貝折射儀是一種精密的光學(xué)儀器，使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　?。?） 使用時(shí)要注意保護(hù)棱鏡，清洗時(shí)只能用擦鏡紙而不能用濾紙等。加試樣時(shí)不能將滴管口觸及鏡面。對(duì)于酸堿等腐蝕性液體不得使用阿貝折射儀。

　　（2） 每次測(cè)定時(shí)，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(hù)刻度盤。每次實(shí)驗(yàn)完畢，要在鏡面上加幾滴丙酮，并用擦鏡紙擦干。最后用兩層擦鏡紙夾在兩棱鏡鏡面之間，以免鏡面損壞。

　　（4） 讀數(shù)時(shí)，有時(shí)在目鏡中觀察不到清晰的明暗分界線，而是畸形的，這是由于棱鏡間未充滿液體；若出現(xiàn)弧形光環(huán)，則可能是由于光線未經(jīng)過(guò)棱鏡而直接照射到聚光透鏡上。

　?。?） 若待測(cè)試樣折射率不在1.3～1.7范圍內(nèi)，則阿貝折射儀不能測(cè)定，也看不到明暗分界線。

　　校正和保養(yǎng)

　　阿貝折射儀的刻度盤的標(biāo)尺零點(diǎn)有時(shí)會(huì)發(fā)生移動(dòng)，須加以校正。校正的方法一般是用已知折射率的標(biāo)準(zhǔn)液體，常用純水。通過(guò)儀器測(cè)定純水的折光率，讀取數(shù)值，如同該條件下純水的標(biāo)準(zhǔn)折光率不符，調(diào)整刻度盤上的數(shù)值，直至相符為止。也可用儀器出廠時(shí)配備的折光玻璃來(lái)校正，具體方法一般在儀器說(shuō)明書中有詳細(xì)介紹。

　　阿貝折射儀使用完畢后，要注意保養(yǎng)。應(yīng)清潔儀器，如果光學(xué)零件表面有灰塵，可用高級(jí)鹿皮或脫脂棉輕擦后，再用洗耳球吹去。如有油污，可用脫脂棉蘸少許汽油輕擦后再用乙醚擦干凈。用畢后將儀器放入有干燥劑的箱內(nèi)，放置于干燥、空氣流通的室內(nèi)，防止儀器受潮。搬動(dòng)儀器時(shí)應(yīng)避免強(qiáng)烈振動(dòng)和撞擊，防止光學(xué)零件損傷而影響精度。

　　儀器校正

　　儀器定期進(jìn)行校準(zhǔn)，或?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)有懷疑時(shí)，也可以對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)用蒸餾水或玻璃標(biāo)準(zhǔn)塊。如測(cè)量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)有誤差，可用鐘表螺絲刀通過(guò)色散校正手輪中的小孔，小心旋轉(zhuǎn)里面的螺釘，使分劃板上交叉線上下移動(dòng)，然后再進(jìn)行測(cè)量，直到測(cè)數(shù)符合要求為止。樣品為標(biāo)準(zhǔn)塊時(shí)，測(cè)數(shù)要符合標(biāo)準(zhǔn)塊上所標(biāo)定的數(shù)據(jù)。

　　如樣品為蒸餾水時(shí)測(cè)數(shù)要符合下表：

　　維護(hù)保養(yǎng)

　　為了確保儀器的精度，防止損壞，請(qǐng)用戶注意維護(hù)保養(yǎng)特提出下列要點(diǎn)以供參考：

　　（1）儀器應(yīng)置放于干燥、空氣流通的室內(nèi)，以免光學(xué)零件受潮后生霉。

　?。?）當(dāng)試腐蝕性液體時(shí)應(yīng)及時(shí)做好清洗工作（包括光學(xué)零件、金屬零件以及油漆表面），防止侵蝕損壞。儀器使用完畢后幾須做好清潔工作，放入木箱內(nèi)應(yīng)存有干燥劑（變色硅膠）以吸收潮氣。

　?。?）儀器使用前后及更換樣品時(shí)，必須先清洗揩凈折射棱鏡系統(tǒng)的工作表面。

　?。?）被測(cè)試樣中不應(yīng)有硬性雜質(zhì)，當(dāng)測(cè)試固體試樣時(shí)，應(yīng)防止把折射棱鏡表面拉毛或產(chǎn)生壓痕。

　?。?）經(jīng)常保持儀器清潔，嚴(yán)禁油手或汗手觸及光學(xué)零件，若光學(xué)零件表面有灰塵可用高級(jí)鹿皮或長(zhǎng)纖維的脫脂棉輕擦后用皮吹風(fēng)吹去，如光學(xué)零件表面沾上了油垢應(yīng)及時(shí)用酒精乙醚混合液擦干凈。

　?。?）儀器應(yīng)避免強(qiáng)烈振動(dòng)或撞擊，以防止光學(xué)零件損傷及影響精度。