阿贝折射仪的结构和工作原理

（一）折射仪的结构构造和工作原理

国产WZS-1型阿贝折射仪的外形及结构构造见图7-1，主要部件有折射棱镜、消色棱镜、度盘及瞄准、读数望远镜筒等组成。折射棱镜一般用高折射率的铅玻璃制成。

阿贝折射仪是根据透明物质的全反射临界角（简称临界角）大小与其折射率有关这一原理制成的，只要测出被测物质的临界角，即可根据折射棱镜的折射率及其锐角大小计算出被测物质的折射率，其工作原理见图7-2和图7-3。当使用透射光时，入射光从被测物质（光疏介质）左（上）方射到折射棱镜（光密介质）的抛光面（被测物质与折射棱镜的接触界面）上，光线发生折射，折射角小于入射角。当入射角等于90°时，即入射线平行界面（如图7-2中的光线1）时，其折射线（光线1′）偏离界面法线的程度最大，折射角最大，此角即为被测物质的临界角。1′线之上再无折射线，为暗区，1′线之下有折射线，为明区，形成明暗分界面。将明暗分界面界线的位置用被测物质的折射率表示，标定在望远镜转动度盘上，用望远镜瞄准明暗分界线，即可在度盘上直接读出被测物质的折射率。

图7-2　阿贝折射仪的工作原理

A.测浸油（液体）；B.测固体

（二）折射仪的校正

新仪器或旧仪器长期不使用，或怀疑仪器有误差时，在测试之前都要用已知折射率的标准玻璃块对折射仪进行校正标定。校正折射仪就是用折射仪测定标准玻璃块的折射率，看其是否与标准玻璃块标示值相同，其测定方法与测定固体折射率的方法相同，其依据是全反射原理。当入射线从折射棱镜（光密介质）左下方射到标准玻璃块的抛光面上时，若入射角小于临界角，在界面上发生折射，光线进入玻璃块，若入射线稍大于临界角，发生全反射，光线按反射定律全部返回折射棱镜的右下方，这样，以临界角边线为界将棱镜分为成明区和暗区（图7-3）。用望远镜瞄准明暗分界线，就可以在度盘上读出标准玻璃块的折射率。校正折射仪的操作步骤如下：

（1）打开照明棱镜，用清洗剂（二甲苯、酒精、乙醚等）清洗折射棱镜工作台面和标准玻璃块。

（2）滴一滴浸油于工作台面中部。浸油折射率应小于折射棱镜的折射率而稍大于标准玻璃块的折射率。

（3）将标准玻璃块抛光面朝下，放在浸油滴上，轻推玻璃块使其与工作台面接触良好。

（4）打开折射棱镜底部的遮光板，将反光镜对准折射棱镜底部的入光孔，调节反光镜使左望远镜筒视域最亮。

（5）旋转棱镜转动鼓轮，使明暗分界线进入视域。若使用白光源（太阳光、日光灯等），明暗分界线附近为彩色带，应转动消色棱镜螺旋使彩色带消失，出现清晰明暗分界线为止。同时旋转棱镜转动鼓轮，使明暗分界线过十字丝交点（图7-4A）。若使用单色光源，明暗分界线附近不出现色散带。将消色棱镜刻度转至30°位置处，此时消色棱镜不起作用。

（6）调节鼓轮小反光镜，使右望远镜筒视域最亮。视域中有两列数字，一列为折射率，另一列为百分数，后者用于测糖溶液的含糖量（图7-4B）。读折射率值（如图中读数为1.4410）。若折射率值与标准玻璃块上所标值（N玻）一致，表明仪器正常；若不一致，则仪器需校正。校正的方法是：旋转棱镜转动鼓轮，使折射率读数与N玻一致，此时明暗分界线不过十字丝交点；转动校正螺丝，使明暗分界线过十字丝交点。有时上述两步需轮换做多次才能校正好仪器。

图7-3　用反射光测定固体折射率（校正仪器）

图7-4　双筒阿贝折射仪的视域

（三）浸油（液体）折射率的测定(www.xing528.com)

测定浸油及其他液体折射率，一般用透射光，其操作步骤如下：

（1）清洗折射棱镜及照明棱镜。

（2）在折射棱镜工作台上滴上一滴待测浸油。

（3）盖上并锁住照明棱镜，将反光镜对准照明棱镜入光孔，使左望远镜筒视域最亮。

（4）旋转棱镜转动鼓轮，使明暗分界线进入视域。使用白光源时应同时转动消色棱镜螺旋，使色带消失直到出现清晰的明暗分界线，并使明暗分界线过十字丝交点。在瞄准明暗分界线的过程中，如果视域变得不清楚，须再次调节反光镜使视域变亮。

（5）调节鼓轮小反光镜，使右望远镜筒视域最亮，读折射率值，此值即为所测浸油对黄光的折射率（ND）。

（四）固体（宝石）折射率的测定

被测固体要符合一定条件：①透明的单晶；②有一定的块度；③至少有一个抛光面。多数刻面宝石和弧（凸）面宝石都符合这些条件。

固体若为均质体，其折射率的测定方法与上述标准玻璃块折射率的测定方法完全相同。若为非均质体，左望远镜视域中会有两条明暗分界线，分别代表两个折射率值：双折射率较小时两条明暗分界线相隔较近，在同一视域内，双折射率较大时两条明暗分界线不在同一视域内。

在左望远镜筒上套上偏光片，不仅能快速测定宝石的折射率，而且还能测定双折射率，确定轴性、光性符号等其他晶体光学性质。测定方法详见第八章第五节。

（五）浸油（液体）NF-NC值的测定

在用白光源测定浸油ND的同时，还可测出其NF-NC值，其方法如下。

（1）测出浸油折射率的同时，读出消色棱镜螺旋的数值Z。为了测准，应将消色棱镜螺旋正、反轮换旋转多测几次，求出折射率和Z值的平均值。

（2）每一折射仪都附有一张色散表，表中列有不同ND的A、B值和不同Z值的σ值。按测定的ND和Z值从表中查出A、B、σ值。

（3）按公式NF-NC=A+B·σ计算出NF-NC值。

若用单色光源，则分别用蓝光和红光测出NF和NC，二者差值即为NF-NC。

使用阿贝折射仪测定浸油折射率时，勿将矿物碎屑连同浸油一起倒在棱镜工作台面上，测定刻面宝石时要轻放轻取，以免磨损、划坏棱镜磨光面。每次测试完毕后，立即擦净浸油，以免浸油腐蚀棱镜。