溶液折射率与其浓度的关系分析

溶液折射率与其浓度的关系分析陈锡彬张林重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆400074摘要本文通过折射原理对NACL溶液浓度与其折射率关系进行简要分析。提出可以在一定误差范围内利用折射率估算出溶液浓度的方法，反之亦然。实验表明NACL溶液的折射率与其浓度成线性关系。关键词棱镜法折射率摩尔浓度测量1引言溶液浓度是表示溶液中溶质含量的重要指标，也是溶液性质的重要参数。测量溶液浓度的方法很多，本文将溶液浓度与其折射率联系起来，简要分析溶液折射率与其浓度的关系。折射率是常用的光学参数之一，测量物体的折射率在许多研究领域有着重要意义。测量折射率的传统方法有最小偏向角法、阿贝折射仪临界角法、干涉法（如牛顿环法、劈尖干涉法、迈克尔逊干涉仪法）等。但考虑到上述实验装置的操作复杂，本实验运用阿贝折射仪的基本原理，利用全反射来确定溶液折射率。2实验部分21实验仪器和试剂钠灯光源一个，分光计一台，正三棱镜三个，NACL待测溶液。待测溶液的配制在室温下制得饱和的NACL溶液，设它的饱和摩尔浓度为A,再用容量瓶按比例稀释，得到02A,04A,06A,08A,10A浓度的NACL溶液。22测量溶液折射率的原理和方法实验基本原理如图1所示，2个平行放置贴合在一起的正三棱镜光学面之间是待测液体形成的透明液膜，若改变入射角的大小，使其逐渐变小至某一角度时，会发现组合棱镜射出的光线消失，即在玻璃与液体的界面上形成全反射，由此可知液体的折射率为SIN21I3N212G其中是三棱镜的折射率（此方法要求）。GNG图1不同波长的光各自对应不同的全反射临界角。则在全反射发生以前将从望远镜里观察到一条白色狭缝像，而无法分辨不同谱线的全反射现象。这是由于折射之后不同波长的光线的夹角很小，各条光线出射时并没有分开，而是相互交迭，所以我们看到的是白光，鉴于这个原因，为了分辨每一条谱线的消失，我们在光路上加上了第三块三棱镜，这时通过望远镜可以观察到指定光线。221具体操作方法如下1用分光计测量出正三棱镜的折射率GN2选用2个折射率相同的正三棱镜，测量时调节好分光计及载物台，载物台的高度要求使光线都通过三棱镜，再射入望远镜。3如图二所示，在三棱镜A1和A2之间加入水膜，将2块三棱镜放在载物台上，再放置第3块三棱镜A3。图24从三棱镜A3射出的光线经过色散，可以在目镜中观察到各条谱线的情况。缓慢旋转载物台，在望远镜中跟踪波长为546NM的绿光谱线。当入射角达到临界角时，该条谱线正好消失，即表示其刚好发生了全反射。5停止转载物台，拿开三棱镜A3，同时不移动三棱镜A1和A2，测量入射角，由此实际测量光线从A2的出射角即可。222角的测量1旋转望远镜，观察到出射光线，位置是1，从左光标和右光标上读出望远镜在1时的读数1左和1右。2旋转望远镜测量三棱镜A2出射光所在面的法线方向2，在镜内找到十字叉的像，从左光标和右光标上读出望远镜在位置2是的读数2左和2右，则21右1右23结果与讨论表1溶液浓度与衍射角的关系由上表可得如下所示的折射率与溶液摩尔浓度的分析图图表3NACL溶液浓度随折射率的变化由实验结果可以看出，NACL溶液浓度与折射率存在近似的线性关系，且折射率随浓度变化的变化率K可以认为近似不变的。虽然这只是一种近似，却具有实溶液浓度1右右1右2右2N折射率00A437050368547133802A213134604A192135406A506749386406136408A37157137210A2180211381NACL溶液的浓度折射率际应用价值，我们只需要知道光线在水中的折射率N。，以及折射率随溶液浓度变化的变化率K，便可在一定误差范围内推算出不同浓度的溶液的折射率NN。KC其中C为溶液的摩尔浓度，从而免去了繁琐的测量，反过来也可以由折射率推算出溶液的摩尔浓度。参考文献1蒋光华测量透明液体折射率的