折射率檢驗(yàn)法

1、歡迎來(lái)到課堂歡迎來(lái)到課堂3.2 折射率檢驗(yàn)法主要內(nèi)容主要內(nèi)容3.2.1 定義與基本知識(shí)定義與基本知識(shí)3.2.2 測(cè)定折射率的意義測(cè)定折射率的意義3.2.3 常用的折光計(jì)及常用的折光計(jì)及 使用方法使用方法 通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的折光率來(lái)通過(guò)測(cè)量物質(zhì)的折光率來(lái)鑒別物質(zhì)組成，確定物質(zhì)的純鑒別物質(zhì)組成，確定物質(zhì)的純度、濃度及判斷物質(zhì)的品質(zhì)的度、濃度及判斷物質(zhì)的品質(zhì)的分析方法稱為分析方法稱為折光法折光法。折光率也叫做折光指數(shù)折光率也叫做折光指數(shù)3.2.1 定義定義3.2.1.1 基本概念基本概念3.2.1.1.反射現(xiàn)象與反射定律反射現(xiàn)象與反射定律 一束光線照射在兩種介質(zhì)的分界面上時(shí)，一束光線照射在兩種介質(zhì)的分界

2、面上時(shí)，要改變它的傳播方向，但仍在原介質(zhì)上傳要改變它的傳播方向，但仍在原介質(zhì)上傳播，這種現(xiàn)象叫光的反射，見(jiàn)下圖。光的播，這種現(xiàn)象叫光的反射，見(jiàn)下圖。光的反射遵守以下定律：反射遵守以下定律： = MOAMLB 3.2.1.2 光的折射現(xiàn)象與折射定光的折射現(xiàn)象與折射定律律 光線從一種介質(zhì)光線從一種介質(zhì) (如空氣如空氣) 射到另射到另一種介質(zhì)一種介質(zhì) (如水如水)時(shí)，除了一部分光線反時(shí)，除了一部分光線反射回第一種介質(zhì)外，另一部分進(jìn)入第二射回第一種介質(zhì)外，另一部分進(jìn)入第二種介質(zhì)中并改變它的傳播方向，這種現(xiàn)種介質(zhì)中并改變它的傳播方向，這種現(xiàn)象叫光的折射，見(jiàn)下圖。光的折射遵守象叫光的折射，見(jiàn)下圖。光的折射

3、遵守以下定律：以下定律： 無(wú)論入射角怎樣改變，入射角正弦與無(wú)論入射角怎樣改變，入射角正弦與折射角正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中折射角正弦之比，恒等于光在兩種介質(zhì)中的傳播速度之比。的傳播速度之比。即即21sinsinVV光疏介質(zhì)光密介質(zhì)交界面圖3-2 光線的折射 光在真空中的速度和在介質(zhì)中的速度之光在真空中的速度和在介質(zhì)中的速度之比，叫做介質(zhì)的絕對(duì)折射率比，叫做介質(zhì)的絕對(duì)折射率 (簡(jiǎn)稱折射率，簡(jiǎn)稱折射率，折光率折光率)，以，以 表示，即表示，即 顯然顯然 nVcn 11Vcn 22Vcn 1221sinsinnn3.2.1.3全反射與臨界角全反射與臨界角 全反射：光由光密（即光在其中傳播速度全反

4、射：光由光密（即光在其中傳播速度較小的）媒質(zhì)射到光疏（即光在其中傳播較小的）媒質(zhì)射到光疏（即光在其中傳播速度較大的）媒質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射速度較大的）媒質(zhì)的界面時(shí)，全部被反射回原媒質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象。當(dāng)入射角增大到某一回原媒質(zhì)內(nèi)的現(xiàn)象。當(dāng)入射角增大到某一角度，如右圖中角度，如右圖中4的位置時(shí)，其折射線的位置時(shí)，其折射線4恰恰好與好與OM重合，此時(shí)折射線不再進(jìn)入光疏介重合，此時(shí)折射線不再進(jìn)入光疏介質(zhì)而是沿兩介質(zhì)的接界面質(zhì)而是沿兩介質(zhì)的接界面OM平行射出，這平行射出，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為全反射全反射。發(fā)生全反射的入射角。發(fā)生全反射的入射角稱為稱為臨界角臨界角。全反射的條件是：光必須由光密介質(zhì)射向光疏介

5、全反射的條件是：光必須由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)入射角必須大于臨界角質(zhì)入射角必須大于臨界角 結(jié)果結(jié)果OU左面明亮，右面完全黑暗，形成明顯的黑白分左面明亮，右面完全黑暗，形成明顯的黑白分界。界。 臨sin21nn 式中式中:n2-棱鏡的折射率，已知。棱鏡的折射率，已知。 只要測(cè)得臨界角只要測(cè)得臨界角,就可以求出被測(cè)樣就可以求出被測(cè)樣液的折射率液的折射率n1。臨sin21nn 3.2.2 測(cè)定折射率的意義測(cè)定折射率的意義 折射率是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)。折射率是物質(zhì)的一種物理性質(zhì)。它是食品生產(chǎn)中常用的工藝控制指標(biāo)，它是食品生產(chǎn)中常用的工藝控制指標(biāo)，通過(guò)測(cè)定液態(tài)食品的折射率，可以鑒通過(guò)測(cè)定液態(tài)食品的折射率，

6、可以鑒別食品的組成，確定食品的濃度，判別食品的組成，確定食品的濃度，判斷食品的純凈程度及品質(zhì)。斷食品的純凈程度及品質(zhì)。 蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而蔗糖溶液的折射率隨濃度增大而升高。通過(guò)測(cè)定折射率可以確定糖液升高。通過(guò)測(cè)定折射率可以確定糖液的濃度及飲料、糖水罐頭等食品的的濃度及飲料、糖水罐頭等食品的糖糖度度，還可以測(cè)定以糖為主要成分的果，還可以測(cè)定以糖為主要成分的果汁、蜂蜜等食品的汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含可溶性固形物的含量。量。 測(cè)定折射率可以鑒別測(cè)定折射率可以鑒別油脂的組成和品質(zhì)油脂的組成和品質(zhì)。 正常情況下，某些液態(tài)食品的折射率有正常情況下，某些液態(tài)食品的折射率有一定的范圍，如正常

7、一定的范圍，如正常牛乳乳清牛乳乳清的折射率在的折射率在1.341991.34275，當(dāng)這些液態(tài)食品因摻雜、當(dāng)這些液態(tài)食品因摻雜、濃度改變或品種改變等原因而引起食品的品濃度改變或品種改變等原因而引起食品的品質(zhì)發(fā)生了變化時(shí)，折射率常會(huì)發(fā)生變化。所質(zhì)發(fā)生了變化時(shí)，折射率常會(huì)發(fā)生變化。所以測(cè)定折射率可以初步判斷某些食品是否正以測(cè)定折射率可以初步判斷某些食品是否正常。常。 必須指出的是：折光法測(cè)得的只是可溶性必須指出的是：折光法測(cè)得的只是可溶性固形物含量，因?yàn)楣腆w粒子不能在折光儀上反固形物含量，因?yàn)楣腆w粒子不能在折光儀上反映出它的折射率。含有不溶性固形物的樣品，映出它的折射率。含有不溶性固形物的樣品，不

8、能用折光法直接測(cè)出總固形物。但對(duì)于番茄不能用折光法直接測(cè)出總固形物。但對(duì)于番茄醬，果醬等個(gè)別食品，已通過(guò)實(shí)驗(yàn)編制了總固醬，果醬等個(gè)別食品，已通過(guò)實(shí)驗(yàn)編制了總固形物與可溶性固形物關(guān)系表先用折光法測(cè)定形物與可溶性固形物關(guān)系表先用折光法測(cè)定可溶性固形物含量即可查出總固形物的含量可溶性固形物含量即可查出總固形物的含量。3.2.3 常用的折光計(jì)常用的折光計(jì) 折光儀是利用折光儀是利用臨界角原理臨界角原理測(cè)定物質(zhì)折射測(cè)定物質(zhì)折射率的儀器，大多數(shù)的折光儀是率的儀器，大多數(shù)的折光儀是直接讀取折射率，直接讀取折射率，不必由臨界角間接計(jì)算。除了折射率的刻度尺不必由臨界角間接計(jì)算。除了折射率的刻度尺外，通常還有一個(gè)直

9、接表示出折射率相當(dāng)于外，通常還有一個(gè)直接表示出折射率相當(dāng)于可可溶性固形物百分?jǐn)?shù)溶性固形物百分?jǐn)?shù)的刻度尺。的刻度尺。 食品工業(yè)中最常用的是阿貝折光儀和手食品工業(yè)中最常用的是阿貝折光儀和手提式折光儀。提式折光儀。 3.2.3.1 3.2.3.1手提折光計(jì)手提折光計(jì) 該儀器操作簡(jiǎn)單，便于攜帶，常用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。測(cè)量溫度不是20時(shí)需進(jìn)行溫度校正。 3.2.3.2 阿貝折光儀的結(jié)構(gòu)及原理阿貝折光儀的結(jié)構(gòu)及原理 阿貝折光儀阿貝折光儀1.底座底座 2.棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)輪棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)輪3.圓盤組（內(nèi)有刻度板）圓盤組（內(nèi)有刻度板） 4.小反光鏡小反光鏡5.支架支架6.讀數(shù)鏡筒讀數(shù)鏡筒7.目鏡目鏡 8.觀察鏡筒觀察鏡筒9.

10、分界線調(diào)節(jié)旋鈕分界線調(diào)節(jié)旋鈕10.色散棱鏡手色散棱鏡手輪輪11. 色散刻度尺色散刻度尺12棱鏡鎖緊扳手棱鏡鎖緊扳手13棱鏡組棱鏡組 14.溫度計(jì)插座溫度計(jì)插座15.恒溫器接頭恒溫器接頭 16.保護(hù)罩保護(hù)罩17.主軸主軸 18.反光鏡反光鏡阿貝折光儀阿貝折光儀組件圖組件圖8目鏡9蓋板10手輪；11折射棱鏡座12照明刻度盤聚光鏡13溫度計(jì)座7色散值刻度圈6色散調(diào)節(jié)手輪5進(jìn)光棱鏡座4溫度計(jì)3遮光板2轉(zhuǎn)軸1反射鏡17殼體18恒溫器接頭16小孔15刻度調(diào)節(jié)手輪14底座影響折射率測(cè)定的因素有影響折射率測(cè)定的因素有(1)光波長(zhǎng)的影響光波長(zhǎng)的影響 當(dāng)白光經(jīng)過(guò)棱鏡和樣液發(fā)生折射后當(dāng)白光經(jīng)過(guò)棱鏡和樣液發(fā)生折射后，

11、會(huì)產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生色散現(xiàn)象，使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測(cè)色散現(xiàn)象，使視野明暗分界線不清，產(chǎn)生測(cè)定誤差。為了消除色散，在阿貝折光儀觀測(cè)定誤差。為了消除色散，在阿貝折光儀觀測(cè)鏡筒的下端安裝了色散補(bǔ)償器。鏡筒的下端安裝了色散補(bǔ)償器。(2)溫度的影響溫度的影響 折光儀上的刻度是在標(biāo)準(zhǔn)溫度折光儀上的刻度是在標(biāo)準(zhǔn)溫度20下刻制的，所以最好在下刻制的，所以最好在20下測(cè)下測(cè)定折射率。否則，應(yīng)對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行定折射率。否則，應(yīng)對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行溫度校正溫度校正 。超過(guò)。超過(guò)20時(shí)，加上校正數(shù)；時(shí)，加上校正數(shù)；低于低于20時(shí)，減去校正數(shù)。時(shí)，減去校正數(shù)。 3.2.3.3.阿貝折光儀的使用方法阿貝折光儀的使用方法(1)折光儀

12、的校正折光儀的校正 通常用蒸餾水通常用蒸餾水標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊 溴化萘溴化萘進(jìn)行校準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)在在25下折光儀應(yīng)表示出蒸餾水折射率為下折光儀應(yīng)表示出蒸餾水折射率為1.3325 在在20下折光儀應(yīng)表示出蒸餾水折射率為下折光儀應(yīng)表示出蒸餾水折射率為1.3330或可溶性固形物為或可溶性固形物為0。重點(diǎn)重點(diǎn)蒸餾水的折光指數(shù)蒸餾水的折光指數(shù)溫度（溫度（） 折光指數(shù)折光指數(shù) 溫度（溫度（） 折光指數(shù)折光指數(shù)14 1.3335 24 1.332616 1.3333 25 1.3325 18 1.3332 26 1.332420 1.3330 28 1.332222 1.3328 30 1.3319(2)樣液

13、測(cè)定樣液測(cè)定以脫脂棉球蘸取乙醇擦凈棱鏡表面，揮干乙醇。以脫脂棉球蘸取乙醇擦凈棱鏡表面，揮干乙醇。滴加滴加1-2滴樣液于下面棱鏡的中央。迅速閉合兩滴樣液于下面棱鏡的中央。迅速閉合兩塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡，使兩鏡筒內(nèi)視野最亮。塊棱鏡，調(diào)節(jié)反光鏡，使兩鏡筒內(nèi)視野最亮。由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡旋鈕，使視野出現(xiàn)明暗兩由目鏡觀察，轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡旋鈕，使視野出現(xiàn)明暗兩部分。部分。旋轉(zhuǎn)色散補(bǔ)償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。旋轉(zhuǎn)色散補(bǔ)償器旋鈕，使視野中只有黑白兩色。旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕，使明暗分界線在十字線交叉點(diǎn)旋轉(zhuǎn)棱鏡旋鈕，使明暗分界線在十字線交叉點(diǎn)右邊目鏡中的圖像右邊目鏡中的圖像 目鏡視野和讀數(shù)目鏡視野和讀數(shù)101.33401.

14、33301.33201.331005左邊目鏡中的圖像左邊目鏡中的圖像 從讀數(shù)鏡筒中讀從讀數(shù)鏡筒中讀 取折射率或質(zhì)量百分濃度。取折射率或質(zhì)量百分濃度。 測(cè)定樣液溫度。測(cè)定樣液溫度。 打開(kāi)棱鏡，用水、乙醇或乙醚擦凈棱鏡表打開(kāi)棱鏡，用水、乙醇或乙醚擦凈棱鏡表面及其他各機(jī)件。在測(cè)定水溶性樣品后，面及其他各機(jī)件。在測(cè)定水溶性樣品后，用脫脂棉吸水洗凈，若為油類樣品，須用用脫脂棉吸水洗凈，若為油類樣品，須用乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。計(jì)算計(jì)算: 適用范圍適用范圍1030若測(cè)定溫度不在若測(cè)定溫度不在20時(shí)時(shí) ,可按下式換可按下式換算為算為20時(shí)的折射率時(shí)的折射率 ，如，如25 時(shí)測(cè)時(shí)測(cè)得得n=1.4621,則：則： = + 0.00038（t20） = 1.4621 + 0.000385 = 1.4621 + 0.0019 = 1.464020Ntn20N注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 當(dāng)溫度低于當(dāng)溫度低于10