折光率
折光率是指有机化合物最重要的物理常数之一,它能精确而方便地测定出来,作为液体物质纯度的标准,它比沸点更为可靠。折光率也用于确定液体混合物的组成。
光线自一种透明介质进入另一透明介质时,由于光线在两种介质中的传播速度不同,使光线在两种介质的平滑界面上发生折射。折光率( refractive index)是指光线在空气中进行的速度与在供试品中进行速度的比值。
基本信息
- 中文名
折光率
- 外文名
refractive index
- 定义
在不同介质里的光速
- 测定法
光线入射角正弦与折角正弦比值
- 主要特征
有机化合物最重要的物理常数
- 基本原理
光不同介质中的传播速度不相同
- 操作方法
用阿贝(Abbe)折光仪
定义
根据折射定律,折光率(n)是光线入射角(i)的正弦与折射角(r)正弦的比值,即:
式中,n为折光率;sini为光线的入射角的正弦;sinr为光线的折射角的正弦。
物质的折光率与温度和入射光波长有关,透光物质的温度升高,折光率变小;入射光的波长越短,折光率越大。折光率以n表示,D为钠光谱的D线,t为测定时的温度。
折光率定义:n =c/c1,其中c1表示在不同介质里的光速。比如光在玻璃里的速度是在真空中的0.5倍,那么玻璃相对真空的折光率为2。
物质的折光率因温度或光线波长的不同而改变,透光物质的温度升高,折光率变小;光线的波长越短,折光率越大。作为液体物质纯度的标准,折光率比沸点更为可靠。利用折光率,可以鉴定未知化合物,也用于确定液体混合物的组成。所以浓度也应该可以测出。事实上有大量经验数据,对照相应表格可以进行该项试验。
测定法
光线自一种透明介质进入另一透明介质的时候,由于两种介质的密度不同,光的进行速度发生变化,即发生折射现象,一般折光率系指光线在空气中进行的速度与供试品中进行速度的比值。 根据折射定律,折光率是光线入射角的正弦与折角的正弦的比值,即:n=sin i/sin r。式中n为折光率,Sin i为光线入射角的正弦,Sin r为折射角的正弦。
主要特征
折光率是有机化合物最重要的物理常数之一,它能精确而方便地测定出来,作为液体物质纯度的标准,它比沸点更为可靠。利用折光率,可鉴定未知化合物。如果一个化合物是纯的,那么就可以根据所测得的折光率排除考虑中的其它化合物,从而识别出这个未知物来。
折光率也用于确定液体混合物的组成。在蒸馏两种或两种以上的液体混合物且当各组分的沸点彼此接近时,那么就可利用折光率来确定馏分的组成。因为当组分的结构相似和极性,混合物的折光率和物质的量组成之间常呈线性关系。例如,由1mol四氯化碳和1mol甲苯组成的混合物,为1.4822,而纯甲苯和纯四氯化碳在同一温度下分别为1.4944和1.4651。所以,要分馏此混合物时,就可利用这一线性关系求得馏分的组成。
物质的折光率不但与它的结构和光线波长有关,而且也受温度、压力等因素的影响。所以折光率的表示须注明所用的光线和测定时的温度,常用n表示。D是以钠灯的D线(5893A0)作光源,t是与折光率相对应的温度。例如,表示20℃时,该介质对钠灯的D线的折光率。由于通常大气压的变化,对折光率的影响不显著,所以只在很精密的工作中,才考虑压力的影响。一般地说,当温度增高一度时,液体有机化合物的折光率就减小3.5×10-4-5.5×10-4。某些液体,特别是测求折光率的温度与其沸点相近时,其温度系数可达7×10-4。在实际工作中,往往把某一温度下测定的折光率换算成另一温度下的折光率。为了便于计算,一般用4×10-4为温度变化常数。这个粗略计算所得的数值可能略有误差,但却有参考价值。
如何测定
基本原理
一般地说,光在两个不同介质中的传播速度是不相同的。所以光线从一个介质进入另一个介质,当它的传播方向与两个介质的界面不垂直时,则在界面处的传播方向发生改变。这种现象称为光的折射现象。根据折射定律,波长一定的单色光线,在确定的外界条件(如温度、压力等)下,从一个介质A进入另一个介质B时,入射角α和折射角β的正弦之比和这两个介质的折光率N(介质A的)与n(介质B的)成反比,即:若介质A是真空,则定其N=1,n为介质的绝对折光率,所以一个介质的折光率就是光线从真空进入这个介质时的入射角和折射角的正弦之比。通常测定的折光率,都是以空气作为比较的标准。
阿贝折光仪及操作方法
当光由介质A进入介质B,如果介质A对于介质B是疏物质,即nA< nB="1/sin" 也是一个常数,它与折光率的关系是sinA:sinB=nB:nA。很明显,在一定波长与一定条件下,可见通过测定临界角,就可以得到折光率,这就是通常所用阿贝(Abbe)折光仪的基本光学原理。