2WA-J

阿貝折射儀使用闡明書(shū)儀器用途

2WA-J阿貝折射儀是能測(cè)定透明、半透明液體或固體的折射率nD和平均色散nf-nC的儀器（其中以測(cè)液體為主），如儀器上接恒溫器，則可測(cè)定溫度為0°~70℃內(nèi)的折射率nD。折射率和平均色散是物質(zhì)的重要光學(xué)常數(shù)之一，能借以理解物質(zhì)的光學(xué)性能、純度、濃度及色散大小等。本儀器能測(cè)出蔗糖溶液內(nèi)含糖量濃度的百分?jǐn)?shù)（0~95%，相稱(chēng)于折射率為1.333~1.531）。故此儀器使用范疇甚廣，是石油工業(yè)、油脂工業(yè)、制藥工業(yè)、制漆工業(yè)、食品工業(yè)、日用化學(xué)工業(yè)、制糖工業(yè)、和地質(zhì)勘察等有并工廠(chǎng)，學(xué)校及有并研究單位不可缺少的慣用設(shè)備之一。

二、儀器規(guī)格

測(cè)量范疇：nD

nD1.3000~1.7000

測(cè)量精確度（nD）

±0.0002

儀器質(zhì)量：

2.6㎏

儀器體積：

100×200×240mm

三、儀器工作原理間簡(jiǎn)述

折射儀的基本原理即為折射定律：n1sinθ1=n2sinθ2，n1、n2為交界面的兩側(cè)的兩種介質(zhì)的折射率,θ1為入射角，θ2為折射角（圖A）圖A圖B

若光線(xiàn)從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角不大于折射角，變化入射角能夠使折射達(dá)成90°，此時(shí)的入射角稱(chēng)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（圖B）。

在圖C（中），當(dāng)不同角度光線(xiàn)射入BA面時(shí)，其折射角都不不大于ⅰ，如果用一望遠(yuǎn)鏡對(duì)出射光線(xiàn)視察，能夠看到望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)被分為明暗兩部分，兩者之間有明顯分界限，如圖C（右）所示明暗分界處即為臨界角的位置。設(shè)待測(cè)物體的折射率為n，折射棱鏡的折射率為n1，如圖C（左）所示。若n1＞n，根據(jù)折射定律,沿BA掠射的光線(xiàn)經(jīng)AB面折射后以全反射臨界角α進(jìn)入折射棱鏡，然后以折射角i從AC面出射至空氣中。以這條光線(xiàn)為界，全部入射角不大于90°的入射光線(xiàn)經(jīng)AB面折射后的折射角都不大于α臨界角，且均在這條光線(xiàn)的下方，全部入射角不不大于90°的人射光線(xiàn)被棱鏡的金屬外套擋住，不能進(jìn)入折射棱鏡。因此，用阿貝折射儀的望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)出射光線(xiàn)觀(guān)察時(shí)。就會(huì)看到如圖C（右）所示的明暗分明的視場(chǎng)。明暗分界限對(duì)應(yīng)于以i角出射的光線(xiàn)方向，不同折射率的物體有不同的臨界角。因而出射角也不同。就是說(shuō)一定的i角對(duì)應(yīng)于一定的折射率值。?圖C

由折射定律可知：

????nsin90=n1sinα

n1sinβ=n2sini?

由于sin90=1，空氣中折射率n2=1，則式為：

n=n1sinα(1)?

n1sinβ=sinI(2)

sinβ=sini/n1(3)

由sinβ2=（1-cosβ2），式（2）得：

n12sinβ2=sini2?

n12（1-cosβ2）=sini2?

n12-n12cosβ2=sini2?

得出：(4)再由平面幾何學(xué)可知：φ=α+β即α=φ-β，以及sin(φ-β)=sinφcosβ-cosφsinβ代入(1)?式得：n=n1sinα=n1sin(φ-β)=n1[sinφcosβ-cosφsinβ]=n1sinφcosβ-n1ncosφsinβ（5）把（3）（4）式代入式（5）得n(6)式中，φ為折射棱鏡入射面與出射面的夾角。得出：若φ已知，則測(cè)出i角就能夠由式(6)計(jì)算n值。阿貝折射儀的刻度盤(pán)上直接刻有與i角對(duì)應(yīng)的n值，因此不必計(jì)算，只要用原則塊校準(zhǔn)刻度盤(pán)的讀數(shù)后，可直接從刻度盤(pán)上讀出n值。由于阿米西棱鏡是按照讓D譜線(xiàn)直通(偏向角為零)的條件設(shè)計(jì)的。故用阿貝折射儀測(cè)得的折射率就是待測(cè)物體對(duì)D譜線(xiàn)(589.3nm)的折射率nD。應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)對(duì)應(yīng)于明暗分界限的光線(xiàn)出現(xiàn)在折射鏡AC面法線(xiàn)右側(cè)時(shí)，式(6)中cosφ前的減號(hào)應(yīng)改為加號(hào)。測(cè)量固體和折射率和平均色散時(shí)。必須將透明固體制成兩個(gè)互相成90的角的拋光面的試件。并用折射擊率液(溴代萘其折射率不不大于等待測(cè)物體的拆射率而不大于等于折射棱鏡折射率)，將此試件粘著在折射棱鏡頭的AB面上，此時(shí)進(jìn)光棱鏡頭不用。視場(chǎng)里的分度標(biāo)尺上有兩行刻度，一行能夠直讀折射率的數(shù)值。另一行刻有百分濃度，為測(cè)定糖溶液濃度的專(zhuān)用標(biāo)尺。四、儀器結(jié)構(gòu)`

（一）構(gòu)造部分：1.反射鏡2.棱鏡座連接轉(zhuǎn)軸3.遮光板5.進(jìn)光棱座6.色散調(diào)節(jié)手輪7.色散值刻度圈8.目鏡9.蓋板10.鎖緊手輪11.折射標(biāo)棱鏡座12.照明刻度聚光鏡13.溫度計(jì)座?14.底座15.折射率刻度手輪16.小孔（示展示）17.殼體18.恒溫器接頭圖1儀器構(gòu)造圖?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)組件及重要構(gòu)造封閉于殼體內(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構(gòu)造構(gòu)成，兩只棱鏡分別用特種粘合劑固定在棱鏡內(nèi)。

（5）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(mǎn)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(pán)聚光鏡。（二）光學(xué)部分：儀器的光學(xué)部分由望遠(yuǎn)鏡和讀數(shù)系統(tǒng)二個(gè)部分構(gòu)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.聚光鏡圖2???望遠(yuǎn)系統(tǒng)讀數(shù)系統(tǒng)光路圖進(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(xiàn)(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)有多個(gè)不同角度的入射光,通過(guò)折射棱鏡(2)產(chǎn)生一束折射角均不不大于臨界角ⅰ的光線(xiàn).由擺動(dòng)反射鏡(3)將此束光線(xiàn)射入消色散棱鏡組(4),此消色散棱鏡組是由一對(duì)等色散阿米西棱鏡構(gòu)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)將此明暗分界限成象于分劃板(7)上,分劃板上有十字分劃線(xiàn),通過(guò)目鏡(8)能看到如圖五上半部所示的象。光線(xiàn)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。五、使用與操作的方法

（一）準(zhǔn)備工作；

在開(kāi)始測(cè)定前，必須先用蒸餾水或原則試樣校對(duì)讀數(shù)。對(duì)折射棱鏡的拋光面加1~2滴溴萘，再貼上原則試樣的拋光面，當(dāng)讀數(shù)視場(chǎng)批示于原則試樣上之值時(shí)，觀(guān)察望遠(yuǎn)鏡內(nèi)明暗分界限與否在十字線(xiàn)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，使分界限象位移至十字線(xiàn)中心，通過(guò)重復(fù)地觀(guān)察與校正，使示值的起始誤差降至最?。ㄉ婕安僮髡叩拿闇?zhǔn)誤差）。校正完畢后，在后來(lái)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)，可按上述辦法用原則試樣進(jìn)行檢查，與否有起始誤差，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原則試樣的拋光面，用無(wú)水酒精與乙醚（1：4）的混合液和脫脂棉花輕擦干凈，以免留有其它物質(zhì)，影響成象清晰度和測(cè)量精度。（1）用蒸餾水校準(zhǔn)（默認(rèn)采用25℃蒸餾水,其折射率讀數(shù)1.33205，其它溫度下參加下表。）1．將棱鏡鎖緊板手松開(kāi)，將棱鏡擦干凈（注意：用無(wú)水酒精或其它易揮發(fā)溶劑，用鏡頭紙擦干）。

2．用滴管將2～3滴蒸餾水滴入兩棱鏡中間，合上并鎖緊。

3．調(diào)節(jié)棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使折射率讀數(shù)恰為1.3330。

4．從測(cè)量鏡筒中觀(guān)察黑白分界限與否與叉絲交點(diǎn)重疊。若不重疊，則調(diào)節(jié)刻度調(diào)節(jié)螺絲，使叉絲交點(diǎn)精確地和分界限重疊。若視場(chǎng)出現(xiàn)色散(下左圖)，可調(diào)節(jié)微調(diào)手輪至色散消失（下右圖）。

如樣品為蒸餾水時(shí)測(cè)數(shù)要符合下表：溫度（℃）折射率（nD）溫度（℃）折射率（nD）181.33316251.33250191.33308261.33239201.33299271.33228211.33289281.33217221.33280291.33205231.33270301.33193241.33260（2）用原則玻璃塊校準(zhǔn)??1．松開(kāi)棱鏡鎖緊扳手，將進(jìn)光棱鏡拉開(kāi)。

2．在玻璃塊的拋光底面上滴溴化萘（高折射率液體），把它貼在折光棱鏡的面上，玻璃塊的拋光側(cè)面應(yīng)向上，以接受光線(xiàn)，使測(cè)量鏡筒視場(chǎng)明亮。

3.調(diào)節(jié)大調(diào)手輪，使折射率讀數(shù)恰為原則玻璃已知的折射率值。

4.從測(cè)量鏡微中觀(guān)察，若分界限不與叉絲交點(diǎn)重疊，則調(diào)節(jié)螺絲使它們重疊。

若有色散，則調(diào)節(jié)微調(diào)手輪消除色散。（二）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，規(guī)定液層均勻，充滿(mǎn)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(xiàn)成象清晰，此時(shí)旋轉(zhuǎn)手輪（15）并在目鏡視場(chǎng)中找到明暗分界限的位置，再旋轉(zhuǎn)手輪（6）使分界限不帶任何彩色，微調(diào)手輪（15），使分界限位于十字線(xiàn)的中心，再適宜轉(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。

（2）測(cè)定透明固體：

被測(cè)物體上需要有一種平整的拋光面，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)中尋找分界限，瞄準(zhǔn)和讀數(shù)的操作辦法如前所述。

（3）測(cè)定半透明固體：

被測(cè)半透明固體上也需要有一種平整的拋光面。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)節(jié)角度運(yùn)用反射光束測(cè)量，具體操作辦法同上。

（4）測(cè)量蔗糖內(nèi)糖量濃度：

操作與測(cè)量液體折射率時(shí)相似，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）測(cè)定平均色散值：

基本操作辦法與測(cè)量折射率時(shí)相似，只是以?xún)蓚€(gè)不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)色散調(diào)節(jié)手輪（6）時(shí)，使視場(chǎng)中明暗分界限無(wú)彩色為止，此時(shí)需記下每次在色散值刻度圈（7）上批示的刻度值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值在表中查出對(duì)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nF-nC=A+Ba就可求出平均色散值。

（6）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。

六、維護(hù)與保養(yǎng)

為了確保儀器的精度，避免損壞，請(qǐng)顧客注意維護(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。（2）當(dāng)試腐蝕性液體時(shí)應(yīng)及時(shí)做好清洗工作（涉及光學(xué)零件、金屬零件以及油漆表面），避免侵蝕損壞。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）以吸取潮氣。（3）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)避免把折射棱鏡表面拉毛或產(chǎn)生壓痕。（4）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。（5）儀器應(yīng)避免強(qiáng)烈振動(dòng)或撞擊，以避免光學(xué)零件損傷及影響精度。

七、儀器的成套性

1、阿貝折射