该折光仪是物质光学分析其测量的物质的折射率，以确定其主要特征的方法。这是基于这样一个事实，即光线从一种介质传递到另一种介质时，其方向会发生变化，具体取决于这些介质的性质。
真空中的光速为c = 300,000 km / s，但是在水中，则降低为v = 225,000 km / s。折射率n精确地定义为c / v比。
图1.用于测量水果中糖含量的折光仪。资料来源：维基共享资源。
假设某一波长的光以预定角度入射在限制两种不同材料的表面上。然后，射线的方向将改变，因为每种介质的折射率都不同。
如何计算折射率
斯涅尔定律将两种介质1和2之间的折射率关联为：
在这里，n 1是折射在介质1上的索引，θ 1是在边界表面上的射线的入射角中，n 2是折射率在介质2和θ 2是折射角，在哪个方向透射光束继续。
图2.光线照射两种不同的介质。资料来源：维基共享资源。
材料的折射率是恒定的，并且在某些物理条件下是已知的。这样，可以计算另一种介质的折射率。
例如，如果光通过折射率为n 1的玻璃棱镜，然后通过我们想知道其折射率的物质，仔细测量入射角和折射角，我们可以获得：
折光仪的类型
折光仪是一种用于测量具有平坦和光滑表面的液体或固体的折射率的仪器。折光仪有两种类型：
-光学手动型，如阿贝折光仪。
-数字折光仪。
-光学手动型，如阿贝折光仪
阿贝折光仪由德国物理学家恩斯特·阿贝（Ernst Abbe，1840-1905年）发明，他为光学和热力学的发展做出了重要贡献。这种折光仪广泛用于食品工业和教学实验室，主要包括：
-作为光源的灯，通常是钠蒸气，其波长是已知的。有一些模型使用正常的白光，其中包含所有可见波长，但是它们具有称为Amici棱镜的内置棱镜，可以消除不需要的波长。
-照明棱镜和另一个折射棱镜，在它们之间放置要测量其折射率的样品。
-温度计，因为折射率取决于温度。
-图像调整机制。
-目镜，观察者通过它进行测量。
这些基本部件的布置可能会因设计而异（请参见左图3）。接下来，我们将看到操作原理。
图3.左侧为阿贝折光仪，右侧为基本操作图。资料来源：维基共享资源。丰泽一号
阿贝折射仪如何工作
步骤如下：将样品放置在固定的折射棱镜和可变形的照明棱镜之间。
折射棱镜高度抛光且折射率高，而照明棱镜在接触面上粗糙且粗糙。这样，当灯打开时，光将在所有方向上发射到样品上。
图3中的光线AB是最大偏差的光线，因此观察者在C点的右侧将看到一个阴影场，而左侧的扇区将被照亮。调整机制现已生效，因为您要使两个字段具有相同的大小。
为此，目镜上有一个辅助标记，视设计而异，但是它可以是十字形或另一种信号，用于使视场居中。
通过使两个场的大小相同，可以测量临界角或极限角，该临界角或极限角是透射光线穿过掠过分隔介质的表面时所成的角度（请参见图4）。
知道这个角度后，就可以直接计算出样品的折射率，并取下棱镜的折射率。让我们在下面更详细地看一下。
临界角
在下面的图中，我们看到的是，临界角θ c ^是所述射线行进刚过的边界表面的一个。
如果角度进一步增加时，则光束不到达中间2，但被反射，并继续在中间1.斯涅耳定律应用于这种情况下将是：罪θ 2直接= 90°罪= 1，这导致到介质2的折射率：
图4.临界角。资料来源：F. Zapata。
好吧，临界角是通过将目镜看到的光场和阴影场的大小相等而精确获得的，通过该大小也可以观察到刻度。
通常会对刻度进行校准，以直接读取折射率，因此，根据折光仪型号，操作员将看到类似于下图中观察到的内容：
图5.折光仪的刻度被校准以直接给出折射率。资料来源：折光仪。俄勒冈州立大学。
上面的刻度在垂直线的帮助下指示主要测量值：1.460，而下面的刻度显示0.00068。当添加时，折射率为1.46068。
波长的重要性
落在照明棱镜上的光将改变其方向。但是由于它是电磁波，所以变化将取决于入射波的长度λ。
由于白光包含所有波长，因此每个波长都会折射不同的程度。为避免这种混合导致图像模糊，高分辨率折射仪中使用的光必须具有唯一且已知的波长。最常用的是所谓的钠D线，其波长为589.6 nm。
在不需要太多精度的情况下，自然光就足够了，即使它包含波长的混合。但是，为了避免模糊图像中明暗之间的边缘，某些型号增加了Amici的补偿棱镜。
的优点和缺点
折光法是一种了解物质纯度的快速，廉价和可靠的技术，这就是为什么它被广泛用于化学，生物分析和食品技术中的原因。
但是由于存在具有相同折射率的不同物质，因此有必要知道正在分析的物质。例如，已知环己烷和某些含糖溶液在20°C的温度下具有相同的折射率。
另一方面，如上所述，除了压力和折射溶液的浓度以外，折射率还高度依赖于温度。当需要高精度测量时，必须仔细监控所有这些参数。
至于要使用的折光仪类型，在很大程度上取决于其预期的应用。以下是主要类型的一些特征：
手动阿贝折射仪
-这是一种可靠且维护成本低的仪器。
-它们通常很便宜。
-非常适合熟悉折光仪的基本原理。
-必须注意不要刮擦与样品接触的棱镜表面。
-每次使用后必须清洁，但不能用纸或粗糙的材料进行清洁。
-折光仪操作员必须接受培训。
-每次测量都必须手工注册。
-它们通常带有专门针对特定范围物质校准的秤。
-他们需要校准。
-水浴温度控制系统使用起来很麻烦。
数字折光仪
-由于测量值直接显示在屏幕上，因此易于阅读。
-他们使用光学传感器进行高精度读数。
-他们有能力存储和导出获得的数据，并能够随时查阅它们。
-即使对于折射率难以测量的物质，它们也非常准确。
-可以编程不同的比例尺。
-不需要用水调节温度。
-例如，某些型号包含密度测量，或者可以将其连接到密度计，pH计等，以节省时间并获得同时的测量值。
-无需重新校准它们，而是通过测量众所周知的物质（例如蒸馏水）的折射率，不时检查它们是否正常工作。
-它们比手动折光仪贵。
应用领域
知道样品的折射率表明其纯度，这就是为什么该技术在食品工业中广泛使用的原因：
-在油的质量控制中，确定其纯度。例如，通过折光法可以知道是否通过添加其他较低质量的油降低了葵花籽油的含量。
图6.食品技术实验室。资料来源：Piqsels。
-用于食品工业，以了解含糖饮料，果酱，牛奶及其衍生物和各种调味料中的糖含量。
-在葡萄酒和啤酒的质量控制中，它们也是必需的，以确定糖含量和酒精含量。
-在化学和制药工业中，用于糖浆，香水，洗涤剂和各种乳液的质量控制。
-他们可以测量血液中尿素（蛋白质代谢产生的废物）的浓度。
参考文献
- 化学实验室技术。验光仪。从以下地址恢复：2.ups.edu。
- Gavira，J.验光。从以下网址恢复：Triplenlace.com
- 梅特勒-托利多。比较各种测量密度和折光率的技术。从mt.com恢复。
- Net InterLab。什么是折光仪？其用途是什么？从以下位置恢复：net-interlab.es。
- 俄勒冈州立大学。验光原理。从以下站点恢复：sites.science.oregonstate.edu。