阿貝折光儀

根據折射定律，入射角i和折射角r之間有下列關係：當光線從介質1進入介質2時則

sini/sinr=v1/v2=n2/n1=n1，2 (5-3)

式中n1，n2，v1，v2分別為1，2兩介質的折射率和光在其中的傳播速度，n1，2是介質2對於介質1的相對摺射率。折射率為物質的特性常數，對一定波長的光在一定温度壓力下，是一個定值。

由式（5-3）可知，當n2>n1時，則折射角r恆小於入射角i。當人射角i增加到90度 時，折射角相應地增加到最大值rc，rc稱為臨界角。此時介質2中從OY到OA之間有光線通過，而OA到OX之間則為暗區。當入射角為 時，上式可寫成：

n2=n1·sinrc （5-4）

即在固定一種介質時，臨界折射角rc的大小和折射率有簡單的函數關係。

阿貝折光儀就是根據這個原理設計的。如圖1是儀器構造的示意圖。它的主要部分為兩塊直角稜鏡PI，PII，稜鏡PI的粗糙表面 與PII的光學平面鏡AD之間約有0.1到0.15mm的空隙，用於裝待測液體並使在PI、PII間鋪成一簿層。光線從反射鏡射入稜鏡PI後，由於 面是粗糙的毛玻璃而發生漫射，從各種角度透過縫隙的被測液體；進入稜鏡PII中，由前所知，從各個方向進入稜鏡PII的光線均產生折射，而其折射角都落在臨界角rc之內（因為稜鏡的折射率大於液體的折射率，因此人射角從 到 的全部光線都能通過稜鏡而發生折射）。具有臨界角rc的光線穿出稜鏡PII後射於目鏡上，此時若將目鏡的十字線調節到適當位置，則會見到目鏡上半明半暗。

從幾何光學原理可以證明，縫隙中液體的折射率n液與rc間的關係為：

n液=sinB

B對一定的稜鏡為一常數，n稜鏡在定温下也是個定值。所以液體的折射率n液是角rc的函數。由rc可計算液體折射率。折光儀上已經把讀數rc換算成n液的值，可直接讀出n液的值。

在指定條件下，液體的折射率因所用單色光的波長不同而不同。若用普通白光作為光源，則由於發生色散而在明暗分界線處呈現彩色光帶，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各由三塊稜鏡組成的“阿密西”稜鏡作為補償稜鏡（上面的一塊“阿密西”稜鏡可以轉動），調節其相對位置，在適當取向時，可以使從下面的折射稜鏡出來的色散光線重新成為白光，消除色帶，使明暗界線清楚。此時，用白光測得的折射率即相當於用鈉光D線（波長5890人）所測得的折射率nD ^[1]  。

折射率是物質的特性常數之一，它的數值與温度、壓力和光源的波長等有關。符號 是指在 時用鈉光D線作光源時的物質的折射率。温度對摺射率有影響。多數液態有機物質當温度每增加 時，折射率降低 到 ，而固體的折射率和温度的關係沒有規律，一般不超過 。通常大氣壓的變化對摺射率的數值影響不明顯，所以只有在很精密的工作中才考慮壓力的影響 ^[2]  。

（1）將稜鏡5和6打開，用擦鏡紙將鏡面拭潔後，在鏡面上滴少量待測液體，並使其鋪滿整個鏡面，關上稜鏡。

（2）調節反射鏡7使入射光線達到最強，然後轉動稜鏡使目鏡出現半明半暗，分界線位於十字線的交叉點，這時從放大鏡2即可在標尺上讀出液體的折射率。

（3）如出現彩色光帶，調節消色補償器，使彩色光帶消失，明暗界面清晰。

（4）測完之後，打開稜鏡並用丙酮洗淨鏡面，也可用吸耳球吹乾鏡面，實驗結束後，除必須使鏡面清潔外，尚需夾上兩層擦鏡紙才能扭緊兩稜鏡的閉合螺絲，以防鏡面受損 ^[3]  。

阿貝折光儀在使用前，必須先經標尺零點的校正，可用已知折射率的標準液體（如純水的25度 =1.3325，20度=1.3320），亦可用每台折光儀中附有已知折射率的“玻塊”來校正。可用a-溴萘將“玻塊”光的一面粘附在折射稜鏡5上，不要合上稜鏡6，打開稜鏡背後小窗使光線由此射入，用上述方法進行測定，如果測得值和此“玻塊”的折射率有區別，旋動鏡筒上的校正螺絲K進行調整 ^[3]  。