几种液体的折射率与其浓度关系的经验公式

1、第23卷第1期 2004年3月 延安大学学报(自然科学版) Journal of Yanan U niversity (N atural Science Edition) Vol . 23No. 1 M arch. 2004 几种液体的折射率与其浓度关系的经验公式 白泽生1, 2,刘竹琴1,徐红1 ( 1. 延安大学物理与电子信息学院,陕西 延安716000; 2.陕西师范大学物理与信息技术学院,陕西 西安710062 ) 摘要:根据实验数据,利用图解法、 最小二乘法等建立起了几种液体的折射率与其浓度关系的经 验公式,这些经验公式在生产和实验工作中有重要的参考价值。 关键词:液体折射率;浓度;

2、经验公式 中图分类号:O 435文献标识码:A文章编号: 10042602X(2004)0120033202 在化工、 医药、 食品、 石油等工业部门及高校实 验中,经常要测定一些液体的折射率和浓度。 液体的 折射率通常用阿贝折射计测定,浓度的测量方法较 多,如在化学方法中的渗透压法,物理方法中的旋光 计法,阿贝折射计法。 液体的折射率与其浓度存在着 一定的关系,如果能建立起二者之间的经验公式,则 已知其中的任意一个量就可以计算出另一个量,这 在生产部门和高校实验中是很有实用价值的。本文 根据实验数据建立起几种常见液体的折射率与其浓 度的经验公式,公式的计算值与实验值基本吻合。 1实验准备 1

3、. 1蔗糖溶液的配制 用旋光率为+ 661500cm 3? dmg的蔗糖和蒸 馏水,使用精确度为01001 g的电子天平,配制质量 百分比浓度分别为: 610% , 1010% , 1610% , 2010% , 3010% , 4010% , 5010% , 6010%等八种不同浓度的 蔗糖溶液。 1. 2NaCl水溶液的配制 用纯净的N aCl和蒸馏水,使用精度为01001 g 的电子天平,配制质量百分比浓度分别为110% , 510% , 1010% , 1510% , 2010% , 2510%等六种浓度 的N aCl水溶液。 1. 3酒精溶液的配制 用酒精(化学纯991 5% ) 和

4、蒸馏水,使用精度为 01001 g的电子天平,配制质量百分比浓度分别为 2010% , 3010% , 4010% , 5010% , 6010% , 7010% , 8010%等八种酒精溶液。 2实验测量与记录 选用国产WA Y型阿贝折射计1测定上述已配 制好的各种不同液体的折射率,测量结果见表1、 表 2、 表3。测量当时的使用条件为:温度22,湿度 62% ,波长58913 nm的钠黄光。 表1蔗糖溶液折射率随浓度的变化表 浓度c?%610162030405060 折射率n1. 34141. 34781. 35861. 36391. 38121. 40001. 42001. 4419 表

5、2N aCl溶液折射率随浓度的变化表 浓度c?%1510152025 折射率n1. 33521. 34241. 35101. 36091. 37081. 3792 表3酒精溶液折射率随浓度的变化表 浓度c?%1020304050607080 折射率n1. 34001. 34651. 35241. 35631. 35861. 36181. 36301. 3635 收稿日期: 20030816 作者简介:白泽生(1964 ), 男,陕西清涧县人,延安大学副教授,陕西师范大学在读硕士生。 3数据处理与线性拟合 3. 1作散点图 根据测量结果分别作散点图,见图1,图2,图3。 图1蔗糖溶液折射率随浓度

6、的变化关系 图2N aCl溶液折射率随浓度的变化关系 图3酒精溶液折射率随浓度的变化关系 3. 2线性拟合 由散点图可以明显地发现这几种溶液的折射率 与浓度近似成线性关系,于是作线性拟合方程2n= a+bc,其中a、b为拟合参数,c为溶液的浓度,n为 溶液的折射率。根据表1,表2,表3的测量数据,分 别利用最小二乘法求出拟合参数a、b及相关系数 r,计算结果如下: 蔗糖溶液: a= 1. 3280. 003 b= 0. 001840. 00008 r= 0. 9944 由此可得,蔗糖溶液的折射率与其浓度的经验公式为: n= 1. 328+ 0. 00184c(1) N aCl溶液: a= 1.

7、 33310. 0005c b= 0. 001850. 00003 r= 0. 9993 由于可得,N aCl溶液的折射率与其浓度的经验公式 为: n= 1. 3331+ 0. 00185c(2) 酒精溶液: a= 1. 3400. 002 b= 0. 000330. 00004 r= 0. 9495 由此可得,酒精溶液的折射率与其浓度的经验公式 为: n= 1. 340+ 0. 00033c (3) 根据相关系数r可知,三种液体的折射率与其浓度 显著线性相关,说明作线性拟合是合理的。 4验证 为了验证上述经验公式的正确性,我们任意配 制了三种溶液。先用化学方法测量了这三种溶液的 浓度,结果分

8、别是蔗糖溶液2516% , N aCl溶液 1013% ,酒精溶液2110%。然后用阿贝折射计分别 测定折射率,测定结果是,蔗糖:n1= 113722, N aCl 溶液:n2= 113528,酒精:n3= 113499。将三种溶液的 浓度c1= 2516,c2= 1013,c3= 2110分别代入经验公 式(1)、(2)、(3)式,计算得三种溶液的折射率分别 为:n1= 113751,n2= 113522,n3= 113469,计算结果 与测量结果的相对误差分别为:1= 0123% ,2= 0104% ,3= 0122% ,结果较满意,说明了经验公式 的正确性。 参考文献: 1杨述武编.普通

9、物理实验(三、 光学部分) M .第3版,北京:高等教育出版社, 2000: 7173. 2杨述武编.普通物理实验(一、 力学及热学部分) M .第3版,北京:高等教育出版社, 2000: 2831. 责任编辑朱联营 (下转第36页) 43延安大学学报(自然科学版)第23卷 3结束语 我们对实验中使用的XFD27低频信号源,全部 采用上述改进电路和方法,大大的提高了仪器使用 的容错性,经两年的使用无一台出现该故障,有力的 保障了实验的教学。 参考文献: 1 XFD27低频信号源技术说明书,上海无线电二十六厂, 1998. 2蒋焕文,等.电子测量,中国计量出版社, 1988. 310312. 责

10、任编辑朱联营 I mprovement of Output Circuit for The XFD-7 Signal Generator DON G Xiao2you, XU E N ing2jing, CHEN Fu2yong (Yanan U niversity, Yanan 716000, China) Abstract: The output circuit of the model XFD27 generator is developed on the basis of two malfunction of output circuit.Its performances are go

11、od by real application. Key words: improvement; signal generator; output circuit (上接第34页) An experienced formula about the connection of refraction index and consistence of several liquid BA I Ze2sheng 1, 2,L I U Zhu2 qin 1, XU Hong1 ( 1. Physics and Electronic Information College of Yanan U niversi

12、ty, Yanan 716000, China; 2. College of Physics and Information Science, ShaanxiNormalU niversity,Xian 710062, China) Abstract:A ccording to the experiment data, using graphic method and least squares method andso on. A n experienced formula about the connection of refraction index and consistence of several liquid is