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阿貝折射儀原理
閱讀：2151 發(fā)布時間：2010-6-3
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)光線從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2時則
=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對于介質(zhì)1的相對折射率。折射率為物質(zhì)的特性常數(shù)，對一定波長的光在一定溫度壓力下，是一個定值。
由式（5-3）可知，當(dāng)n2＞n1時，則折射角r恒小于入射角i。當(dāng)人射角i增加到 時，折射角相應(yīng)地增加到zui大值rc，rc稱為臨界
角。此時介質(zhì)2中從OY到OA之間有光線通過，而OA到OX之間則為暗區(qū)，如圖5-3。當(dāng)入射角為 時，上式可寫成：
n2＝n1·sinrc （5-4）
即在固定一種介質(zhì)時，臨界折射角rc的大小和折射率有簡單的函數(shù)關(guān)系。
阿貝折光儀就是根據(jù)這個原理設(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，用于裝待測液體并使在PI、PII間鋪成一簿層。光線從反射鏡射入棱鏡PI后，由于 面是粗糙的毛玻璃而發(fā)生漫射，從各種角度透過縫隙的被測液體；進(jìn)入棱鏡PII中，由前所知，從各個方向進(jìn)入棱鏡PII的光線均產(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 的全部光線都能通過棱鏡而發(fā)生折射）。具有臨界角rc的光線穿出棱鏡PII后射于目鏡上，此時若將目鏡的十字線調(diào)節(jié)到適當(dāng)位置，則會見到目鏡上半明半暗。
從幾何光學(xué)原理可以證明，縫隙中液體的折射率n液與rc間的關(guān)系為：
n液＝sinB
B對一定的棱鏡為一常數(shù)，n棱鏡在定溫下也是個定值。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n液的值，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），調(diào)節(jié)其相對位置，在適當(dāng)取向時，可以使從下面的折射棱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(dāng)于用鈉光D線（波長5890人）所測得的折射率nD。
折射率是物質(zhì)的特性常數(shù)之一，它的數(shù)值與溫度、壓力和光源的波長等有關(guān)。符號 是指在 時用鈉光D線作光源時的物質(zhì)的折射率。溫度對折射率有影響。多數(shù)液態(tài)有機(jī)物質(zhì)當(dāng)溫度每增加 時，折射率降低 到 ，而固體的折射率和溫度的關(guān)系沒有規(guī)律，一般不超過 。通常大氣壓的變化對折射率的數(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。