折光率主要特征

折光率是有機化合物最重要的物理常數(shù)之一，它能精確而方便地測定出來，作為液體物質(zhì)純度的標(biāo)準(zhǔn)，它比沸點更為可靠。利用折光率，可鑒定未知化合物。如果一個化合物是純的，那么就可以根據(jù)所測得的折光率排除考慮中的其它化合物，從而識別出這個未知物來。

折光率也用于確定液體混合物的組成。在蒸餾兩種或兩種以上的液體混合物且當(dāng)各組分的沸點彼此接近時，那么就可利用折光率來確定餾分的組成。因為當(dāng)組分的結(jié)構(gòu)相似和極性，混合物的折光率和物質(zhì)的量組成之間常呈線性關(guān)系。例如，由1mol四氯化碳和1mol甲苯組成的混合物， 為1.4822，而純甲苯和純四氯化碳在同一溫度下分別為1.4944和1.4651。所以，要分餾此混合物時，就可利用這一線性關(guān)系求得餾分的組成。

物質(zhì)的折光率不但與它的結(jié)構(gòu)和光線波長有關(guān)，而且也受溫度、壓力等因素的影響。所以折光率的表示須注明所用的光線和測定時的溫度，常用n 表示。D是以鈉燈的D線(5893A0)作光源，t是與折光率相對應(yīng)的溫度。例如，表示20℃時，該介質(zhì)對鈉燈的D線的折光率。由于通常大氣壓的變化，對折光率的影響不顯著，所以只在很精密的工作中，才考慮壓力的影響。一般地說，當(dāng)溫度增高一度時，液體有機化合物的折光率就減小3.5×10-5.5×10。某些液體，特別是測求折光率的溫度與其沸點相近時，其溫度系數(shù)可達7×10。在實際工作中，往往把某一溫度下測定的折光率換算成另一溫度下的折光率。為了便于計算，一般用4×10為溫度變化常數(shù)。這個粗略計算所得的數(shù)值可能略有誤差，但卻有參考價值。

光線自一種透明介質(zhì)進入另一透明介質(zhì)的時候，由于兩種介質(zhì)的密度不同，光的進行速度發(fā)生變化，即發(fā)生折射現(xiàn)象，一般折光率系指光線在空氣中進行的速度與供試品中進行速度的比值。 根據(jù)折射定律，折光率是光線入射角的正弦與折角的正弦的比值，即:n=sin i/sin r。式中n為折光率，Sin i為光線入射角的正弦，Sin r為折射角的正弦。

折光率定義:n = c1/c2,其中c表示在不同介質(zhì)里的光速。比如光在玻璃里的速度是在真空中的0.5倍，那么玻璃相對真空的折光率為2。學(xué)了幾何光學(xué)您就知道了。

物質(zhì)的折光率因溫度或光線波長的不同而改變,透光物質(zhì)的溫度升高,折光率變小; 光線的波長越短,折光率越大。作為液體物質(zhì)純度的標(biāo)準(zhǔn)，折光率比沸點更為可靠。利用折光率，可以鑒定未知化合物，也用于確定液體混合物的組成。所以濃度也應(yīng)該可以測出。事實上有大量經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對照相應(yīng)表格可以進行該項試驗。

一般地說，光在兩個不同介質(zhì)中的傳播速度是不相同的。所以光線從一個介質(zhì)進入另一個介質(zhì)，當(dāng)它的傳播方向與兩個介質(zhì)的界面不垂直時，則在界面處的傳播方向發(fā)生改變。這種現(xiàn)象稱為光的折射現(xiàn)象。根據(jù)折射定律，波長一定的單色光線，在確定的外界條件(如溫度、壓力等)下，從一個介質(zhì)A進入另一個介質(zhì)B時，入射角α和折射角β的正弦之比和這兩個介質(zhì)的折光率N(介質(zhì)A的)與n(介質(zhì)B的)成反比，即: 若介質(zhì)A是真空，則定其N=1，n為介質(zhì)的絕對折光率，所以一個介質(zhì)的折光率，就是光線從真空進入這個介質(zhì)時的入射角和折射角的正弦之比。這種折光率稱為該介質(zhì)的絕對折光率。通常測定的折光率，都是以空氣作為比較的標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)光由介質(zhì)A進入介質(zhì)B，如果介質(zhì)A對于介質(zhì)B是疏物質(zhì)，即nA< nP="1/sin" 也是一個常數(shù)，它與折光率的關(guān)系是: 表示。很明顯，在一定波長與一定條件下，可見通過測定臨界角 ，就可以得到折光率，這就是通常所用阿貝(Abbe)折光儀的基本光學(xué)原理。

為了測定值，阿貝折光儀采用了"半明半暗"的方法，就是讓單色光由 0-90°的所有角度從介質(zhì)A射入介質(zhì)B，這時介質(zhì)B中臨界角以內(nèi)的整個區(qū)域均有光線通過，因而是明亮的;而臨界角以外的全部區(qū)域沒有光線通過，因而是暗的，明暗兩區(qū)域的界線十分清楚。如果在介質(zhì)B的上方用一目鏡觀測，就可看見一個界線十分清晰的半明半暗的象。

介質(zhì)不同，臨界角也就不同，目鏡中明暗兩區(qū)的界線位置也不一樣。如果在目鏡中刻上一"十"字交叉線，改變介質(zhì)B與目鏡的相對位置，使每次明暗兩區(qū)的界線總是與"十"字交叉線的交點重合，通過測定其相對位置(角度)并經(jīng)換算，便可得到折光率。而阿貝折光儀的標(biāo)尺上所刻的讀數(shù)即是換算后的折光率，故可直接讀出。同時阿貝折光儀有消色散裝置，故可直接使用日光，其測得的數(shù)字與鈉光線所測得的一樣。這些都是阿貝折光儀的優(yōu)點所在。

阿貝折光儀的使用方法:先使折光儀與恒溫槽相連接，恒溫后，分開直角棱鏡，用絲絹或擦鏡紙沾少量乙醇或丙酮輕輕擦洗上下鏡面。待乙醇或丙酮揮發(fā)后，加一滴蒸餾水于下面鏡面上，關(guān)閉棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡使鏡內(nèi)視場明亮，

轉(zhuǎn)動棱鏡直到鏡內(nèi)觀察到有界線或出現(xiàn)彩色光帶;若出現(xiàn)彩色光帶，則調(diào)節(jié)色散，使明暗界線清晰，再轉(zhuǎn)動直角棱鏡使界線恰巧通過"十"字的交點。記錄讀數(shù)與溫度，重復(fù)兩次測得純水的平均折光率與純水的標(biāo)準(zhǔn)值( =1.33299)比較，可求得折光儀的校正植，然后以同樣方法測求待測液體樣品的折光率。校正值一般很小，若數(shù)值太大時，整個儀器必須重新校正。

使用折光儀應(yīng)注意下列幾點:

(1)阿貝 的量程從1.3000至1.7000，精密度為±0.0001;測量時應(yīng)注意保溫套溫度是否正確。如欲測準(zhǔn)至±0.0001，則溫度應(yīng)控制在±0.1℃的范圍內(nèi)。

(2)儀器在使用或貯藏時，均不應(yīng)曝于日光中，不用時應(yīng)用黑布罩住。

(3)折光儀的棱鏡必須注意保護，不能在鏡面上造成刻痕。滴加液體時，滴管的末端切不可觸及棱鏡。

(4)在每次滴加樣品前應(yīng)洗凈鏡面;在使用完畢后，也應(yīng)用丙酮或95%乙醇洗凈鏡面，待晾干后再閉上棱鏡。

(5)對棱鏡玻璃、保溫套金屬及其間的膠合劑有腐蝕或溶解作用的液體，均應(yīng)避免使用。

最后還應(yīng)當(dāng)指出，阿貝折光儀不能在較高溫度下使用;對于易揮發(fā)或易吸水樣品測量有些困難;另外對樣品的純度要求也較高。

一般地說，當(dāng)溫度增高一度時，液體有機化合物的折光率就減小3.5×10-5.5×10。某些液體，特別是待求折光率的溫度與其沸點相近時，其溫度系數(shù)可達7×10。在實際工作中，往往把某一溫度下測定的折光率換算成另一溫度下的折光率。為了便于計算，一般把4.5×10作為溫度變化常數(shù)。這個粗略計算所得的數(shù)值可能略有誤差，但卻有參考價值。換言之，折光率隨溫度的升高而降低，攝氏溫度每變化1度，折光率大約改變0.00045。我們能夠通過下面的公式計算得到校正到20℃的折光率:nD(t) = nD(20) - 0.00045(t-20℃)

其中 nD(t) 是在溫度 t 時實驗測得的折光率。這表明在實驗溫度高于20℃時，nD(20) 比 nD(t) 大;而實驗溫度低于20℃時，nD(20) 則比 nD(t) 小。

例:已知 nD(t) =1.3667， t=25.2℃，計算nD(20)。

nD(t)=nD(20) - 0.00045(t-20℃)

nD(20)=1.3667+0.00045(25.2℃-20℃)

=1.3667+0.00045 × 5.2

=1.36904

光波長的影響

物質(zhì)的折射率因光的波長而異，波長較長折射率較小，波長較短折射率較大。測定時光源通常為白光。當(dāng)白光經(jīng)過棱鏡和樣液發(fā)生折射時，因各色光的波長不同，折射程度也不同，折射后分解成為多種色光，這種現(xiàn)象稱為色散。光的色散會使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測定誤差。為了消除色散，在阿貝折光儀觀測鏡筒的下端安裝了色散補償器。

溫度的影響

溶液的折射率隨溫度而改變，溫度升高折射率減小;溫度降低折射率增大.折光儀上的刻度是在標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃下刻制的.所以最好在20℃下測定折射率。否則，應(yīng)對測定結(jié)果進行溫度校正。超過20℃時，加上校正數(shù);低于20 ℃時，減去校正數(shù)。

測量范圍: 折光率: 1.32000~1.58000nD, 白利糖度: 0~100[%]。

準(zhǔn)確度: 折光率: ±0.00005nD, 白利糖度(Brix): ±0.03[%]。

重復(fù)性: 折光率: ±0.00002nD, 白利糖度(Brix): ±0.01[%]。

分辨率: 折光率: 0.00001nD, 白利糖度(Brix): 0.01 [%]。

溫度范圍: 15~50℃(內(nèi)置溫度控制)。

溫度精密度: ±0.05℃。

溫度分辨率: 0.01℃。

1. 大型液晶顯示屏幕，可顯示折光率、白利糖度、濃度。

2. 內(nèi)置恒溫控制，全反射測量，操作容易，測量時間快。

3. 使用LED光源不需更換燈泡，藍寶石測量棱鏡耐磨損。

4. 符合GLP規(guī)范，存儲結(jié)果、檢查和校正紀(jì)錄。

5. 可選購多試樣自動進樣裝置，及外接密度計/比重計。

6. 輸入折光率和濃度的對照表，換算試樣的濃度。