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SUCROSESaccharurnDEFINITIONβ-D-Fructofuranosyl α-D-glucopyranoside. It contains no additives.CHARACTERSAppearance: white or almost white, crystalline powder, or shiny, colourless or white or almost white crystalsSolubility: very soluble in water, slightly soluble in alcohol, practically insoluble in ethanol IDENTIFICATIONFirst identification : A.Second identification : B, C.A. Infrared absorption spectrophotometry(2.2.24).Comparison : sucrose CRS.B. Thin-layer chromatography (2.2.27).Test solution. Dissolve 10 mg of the substance to be examined in a mixture of 2 volumes of water R and 3 volumes of methanol R and dilute to 20 ml with the same mixture of solvents.Reference solution (a). Dissolve 10 mg of sucrose CRS in a mixture of 2 volumes of water R and 3 volumes of methanol R and dilute to 20 ml with the same mixture of solvents。
糖度是表示糖液中固形物浓度的单位，工业上一般用白利度("BX)表示糖度，指的是100克糖溶液中，所含固体物质的溶解克数。
通常利用糖液的折光性质，用带有蔗糖百分含量刻度的折光仪类的测糖计来测量糖度。
如果被检液中含有其它可溶性非蔗糖成分时，其指示值不能表明真正蔗糖的百分含量，称为可溶性固形物含量。
由于蔗糖水溶液具有旋光性，所以也可利用旋光仪测定其糖度。
溶液的浓度也可用密度法来表示，即用密度计测定。
工业生产中盐水的浓度常用波美密度计（Baume′或°Be′）测定；糖水的浓度则用糖度计（Sacchrometer）、波林糖度计（Balling）或白利糖度计（Brix）测定，其中最常用的是白利糖度计，波林糖度计则主要在欧洲使用。
为了使用方便，测定糖液用的3种密度计的标度完全一致，均直接表明了糖液浓度的质量百分率。
相对密度是任何溶液的质量和同容积水的质量的比值，它随温度变化而变化，因此测定时必须校正温度。
波美密度计、3种糖度计在使用时也必须校正温度。
波美密度计种类繁多，我国市场出售的是在15℃标准温度下标刻的“合理”密度计。
所谓“合理”即它的0°Be′和15℃时水的密度相当，66°Be′和浓硫酸的密度1.8429相当，而食盐浓度为10%（质量分数，本章均以此表示）时，它的标度正好为10°Be′，因此在0～10°Be′间等分成10格，每格大致相当于1%食盐溶液。
各种糖液密度计上每一表度相当于1%蔗糖溶液的质量百分率。
即使糖的种类不同，只要浓度相同，它们各自的相对密度就会非常接近。
例如每100mL含糖量为10g的糖液，相对密度（20/4℃）几乎都等于1.0386，因此，糖液密度计可用于测定任何糖溶液的浓度。
不过为了准确起见，每支糖度计的标度范围以10°糖度（即浓度变化为10%）为宜。
波美计标度由于能转化为密度读数，所以也可用以检测糖水浓度，但从该表上不能直接读得糖液浓度百分率，需要进行转换。
食物含糖量和糖转化率对照表含糖量排排队水果、蔬菜含糖量列表如下:1％：南瓜紫菜生菜2％：小白菜、小油菜、波菜、芹菜、青韭、蒜黄、窝笋、黄瓜西红柿、西葫芦、冬瓜、菜瓜茴香、卷白菜。
3％：大白菜、黄韭、鲜雪里红、茄子、小红萝卜、角瓜、瓠子、鲜蘑菇、豌豆苗酸菜塌棵菜4％：洋白菜、韭菜、绿豆芽、豆角、西瓜、甜瓜、菜花扁豆荚茭白春笋油菜空心菜臭豆腐。
5％：丝瓜、小葱、金花菜、青椒、青蒜、青梅酱豆腐韭菜花。
6％：白萝卜、青水萝卜、心青、大葱、韭菜苔、冬笋、草梅桃枇杷豆腐干黄豆芽7％：香椿、香菜、毛豆、黄桃子、黄胡萝卜。
8％：生姜、洋葱头、红胡萝卜樱桃柠檬9％：橙子、波萝、李子、莲蓬榨菜蒜苗10％：葡萄、杏11％：柿子、沙果12％：梨子、桔子豌豆橄榄13％：柚子、苹果14％：荔枝山药15％：苹果文案大全16％：土豆17％：石榴20％：香蕉、藕22％：红果25.17-38.31％罗汉果干果50％：柿饼85％：粉条低糖水果：（含糖量<10%）包括青瓜、西瓜、橙子、柚子、柠檬、桃子、李子、杏、枇杷、菠萝、草莓、樱桃等。
此类水果每100克可提供20－40千卡的能量。
中糖水果：（含糖量11%－20%）包括香蕉、石榴、甜瓜、橘子、苹果、梨、荔枝、芒果等。
此类水果每100克可提供50－90千卡能量。
高糖水果：（含糖量>20%）包括红枣、红果，特别是干枣、蜜枣、柿饼、葡萄干、杏干、桂圆、罗汉果等干果，果脯。
含糖量特别高的新鲜水果，如红富士苹果、柿子、莱阳梨、肥城桃、哈密瓜、玫瑰香葡萄、冬枣、甘蔗、黄桃等。
此类水果每100克提供的能量超过100千卡。
文案大全食物热量及GI值含量表各种食物的GI值(升糖指数GlycemicIndex)与热量表GI值的定义: GI值是以食用纯葡萄糖(pureglucose)100克后2小时内的血糖增加值为基准(GIT=100)，其他食物则以食用后2小时内血糖增加值与食用纯葡萄糖的血糖增加值作比较得到的升糖指数。
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3％：大白菜、黄韭、鲜雪里红、茄子、小红萝卜、角瓜、瓠子、鲜蘑菇、豌豆苗酸菜塌棵菜4％：洋白菜、韭菜、绿豆芽、豆角、西瓜、甜瓜、菜花扁豆荚茭白春笋油菜空心菜臭豆腐。
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3％：大白菜、黄韭、鲜雪里红、茄子、小红萝卜、角瓜、瓠子、鲜蘑菇、豌豆苗酸菜塌棵菜4％：洋白菜、韭菜、绿豆芽、豆角、西瓜、甜瓜、菜花扁豆荚茭白春笋油菜空心菜臭豆腐。
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蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究张思慧;周小岩;辛琨;张鑫鹏;邹俭英;黄柳宾【摘要】以蔗糖溶液为研究对象,研究其浓度与折射率、旋光度三者之间的关系.通过分光计测量激光光线通过溶液的入射角和折射角,计算得到不同浓度蔗糖溶液的折射率.通过WXG-4圆盘旋光仪测量不同浓度蔗糖溶液的旋光角度.由实验结果可知蔗糖溶液的折射率、旋光度与浓度之间基本呈线性关系.【期刊名称】《大学物理实验》【年(卷),期】2017(030)006【总页数】4页(P30-33)【关键词】蔗糖溶液;浓度;折射率;旋光度【作者】张思慧;周小岩;辛琨;张鑫鹏;邹俭英;黄柳宾【作者单位】中国石油大学(华东),山东青岛 266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580;中国石油大学(华东),山东青岛 266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580;中国石油大学(华东),山东青岛 266580;中国石油大学(华东),山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】O436液体的浓度是液体的重要特性参数之一，液体的许多性质都与浓度相关。
如果能够建立起液体的浓度与其他特性参数(如折射率、旋光度、吸光光谱等)之间的关系，对液体性质的分析将十分有利。
利用光学方法对液体进行研究，有利于保持液体的原有性质[1]。
折射率是与液体浓度密切相关的一个特性参量，可以直接反映物质的品质，也可以得到溶液中溶质的含量。
液体浓度与旋光度也直接相关，可以通过测量具有旋光性溶液的旋光度得到其浓度。
溶液浓度、旋光度和折射率的测量是物理实验中经常测量的物理量，但很少涉及它们三者之间的关系。
本文以蔗糖溶液为研究对象，得到溶液浓度与折射率、旋光度之间的具体关系。
根据光与物质的相互作用，溶液浓度与折射率关系可以用一个理论模型来描述。
由洛伦兹电子论、朗伯定律和比尔定律可得溶液折射率n和浓度c存在如下关系[2]：c≈n-+式中γ为经典辐射的阻尼系数，ω0为电子的固有频率，ω为入射光的频率，λ为真空中的波长，α为一个与浓度无关的常数，N是单位体积中原子的数量，e是电子的电荷，μ0为介质的相对介电常数，m是电子的质量。
目的:建立蔗糖质量标准，作为蔗糖质量控制的依据。
范围：本标准适用于本公司外购蔗糖的质量控制。
责任人:检验员、QC主任、库房保管员、质量部经理。
内容：1品名中文名：蔗糖汉语拼音名：Zhetang英文名：Sucrose2 类别矫味剂、赋形剂。
3 性状本品为无色结晶或白色结晶性的松散粉末；无臭，味甜。
本品在水中极易溶解，在乙醇中微溶，在氯仿或乙醚中不溶。
比旋度取本品,精密称定,加水溶解并定量稀释制成每1ml中约含0.1g的溶液,依法测定, 比旋度不得少于+66°。
4 鉴别 (1) 取本品，用直火加热，先熔融膨胀，后燃烧并发生焦糖臭，遗留多量的炭。
(2) 取本品，加0.05mol/L的硫酸溶液，煮沸后，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液中和，再加碱性酒石酸铜试液，加热即生成氧化亚铜的红色沉淀。
5 检查5.1溶液的颜色取本品5g ，加水5ml溶解后, 如显色，与黄色6号标准比色液(照溶液颜色检查第一法标准操作规程进行)比较,不得更深。
5.2 硫酸盐取本品1.0g，依法检查, 与标准硫酸钾溶液5.0ml制成的对照液比较,不得更浓(0.05%)。
5.3还原糖取供试品5.0g，置250ml锥形瓶中，加水25ml溶解后，精密加入碱性枸缘酸铜试液25ml与玻璃珠数粒，加热回流使在3分钟内沸腾，从全沸时起，连续沸腾5分钟，迅速冷却至室温（此时应注意勿使瓶中亚铜与空气接触），立即加25%碘化钾溶液15ml,摇匀，随振摇随缓缓加入硫酸溶液（1—5）25ml,待二氧化碳停止放出后,立即用硫代硫酸钠滴定液(0.1mol/L)滴定,至近终点时,加淀粉指示液2ml,继续滴定至蓝色消失,同时作一空白试验; 二者消耗硫代硫酸钠滴定液(0.1mol/L)的差数不得过2.0ml(0.10%)。
5.4炽灼残渣取供试品2.0g，依法检查, 遗留残渣不得过0.1%。
5.5钙盐取供试品1.0g，加水25ml使溶解，加氨试液1ml与草酸铵试液5ml，摇匀，放置1小时，与标准钙溶液（精密称取碳酸钙0.125g，置500ml量瓶中，加水5ml与盐酸0.5ml使溶解，加水至刻度，摇匀。
2023年10月第43卷第5期广西糖业GUANGXI SUGAR INDUSTRYVol.43，No.5，Oct.2023不同光学方法测量蔗糖溶液糖度的误差分析徐瑾仪1，张泽锋1，曾才兴1，钟国涛2，李卓正3，熊正烨1*（1.广东海洋大学电子与信息工程学院，广东湛江524088；2.广东海洋大学海洋工程与能源学院，广东湛江524088；3.广东海洋大学化学与环境学院，广东湛江524088）摘要：食品加工领域监测饮品糖度常用的光学测量方法有折射率法和旋光法，折射率法又可细分为全反射法和分光计法。
文章描述全反射法、分光计法和旋光法的测量原理，配制一系列已知糖度的蔗糖溶液并分别用全反射法（白利糖度计法）、分光计法和旋光法测量其糖度，分析3种方法的测量误差，比较各测量方法的特点。
结果表明，白利糖度计法、分光计法和旋光法测量的糖度值误差分别为0.35~0.51、0.10~0.11和0.33~0.35，其中，分光计法的测量结果最准确，误差最小。
由糖度测量值与实际糖度值间的线性关系可知，分光计法的测量值与实际值之比最接近1.0000，旋光法的测量值与实际值之比为1.0008，白利糖度计法的测量值与实际值之比为1.0340；结合测量原理分析可知，光在蔗糖溶液中折射率（n ）随着糖度的变化呈非严格线性关系变化，光在蔗糖溶液与棱镜表面界面产生全反射的临界角与溶液糖度的关系也不是严格的线性关系，因此，白利糖度计若只是简单线性标定，可能会带来较大的系统误差；旋光法和分光计法测量的糖度值准确性相对较高，但需样品量较多，且要求样品的透明度较高。
在实际糖度测量中，应根据具体情况选择合适的光学方法。
关键词：蔗糖溶液；全反射法；分光计法；旋光法；糖度；折射率中图分类号：S123；TS247文献标志码：A文章编号：2095-820X （2023）05-0009-06收稿日期：2023-10-01基金项目：湛江市科技计划项目（2022A05022）；广东海洋大学科研项目（060302112102）通讯作者：熊正烨（1972-），男，博士，教授，主要从事发光材料与器件研究工作，E-mail ：********************第一作者：徐瑾仪（2002-），女，研究方向为发光材料与器件，E-mail ：*********************0引言在饮料和水果行业及糖业生产等领域均需准确测量液体的糖度［1-3］。
不同浓度蔗糖水溶液折射率的理论与实验研究XXX（XX 大学XXX 学院 物理学07级）摘 要：根据洛伦兹电子论、朗伯定律和比尔定律,提出了一种用来描述溶液的浓度与其折射率线性关系的理论模型.实验测定了蔗糖溶液,基于最小二乘法原理,根据实验数据得到各自的浓度与其折射率关系的实验模型,实验结果表明模型的计算结果与实际测量结果的误差小于2%.这种研究结果对利用光激发表面等离子共振技术[912]-和介质增强古斯－汉欣位移方法[1820]-测量溶液的浓度具有参考意义.关键词：洛伦兹电子论; 最小二乘法; 溶液的浓度; 折射率; 理论模型 Sucrose solution refractive index of differentconcentrations of theoretical and experimental researchXXXX（Physics 07, College of Physics and Electronic Information , XXX University ） Abstract ：According to Lorentz theory of electronic, Lambert law and Bill law, puts forward a kind of used to describe the concentration of a solution of linear relationship with the theoretical model of refractive index of the sucrose solution. Experiment men -suration, based on the least squares principle, according to the experimental data of th -eir respective concentration and get the experimental model, refractive index of the r -elationship between exper I mental results show that model calculation results and the practical measurement results error is less than 2%.This research results on the surface plasma resonance by photo lumine scence technology and media enhance Goos-hanch -en ways to measure the concentration of a solution of displacement reference.Key words ：Lorentz theory of electrons; least squares method;concentration of solution; refractive index; theoretical model1 引言溶质的质量分数是溶液质量浓度的一种常用表达方法, 是实际生产和教学实验中的一个重要参数.常用溶液的质量分数测量方法有: 滴定法(实验常用),“电容”法,超声波法,光学方法等.其中光学方法在一系列理论和实验研究的不断完善和光纤技术、棱镜镀膜技术以及光电检测技术的不断发展,为高精度测量溶液浓度提供了可能,如棱镜表面等离子体共振技术[912]-、光纤表面等离子体共振传感技术[912]-和电介质薄膜增强古斯-汉欣位移技术[1820]-,这些技术和方法是以棱镜反射光为测量基础,其基本原理是测出溶液的折射率,然后再换算为溶液的浓度,所以统称为折射率法. 折射率法测量溶液的质量浓度是目前较为常用的方法,它廉价、方便的特点使其在应用中更为实用[13],目前在啤酒生产、海水盐度测试等领域中已有了应用.折射率是光学介质的一个重要的物理参数,反映了物质的光学基本性质. 折射率与介质本身的性质息息相关,在外界条件一定的情况下,掌握折射率的变化情况可以了解物质的光学性能、纯度、质量浓度以及色散等性质. 折射率法测量溶液的质量浓度正是利用了折射率与溶液质量浓度之间特定的变化关系,通过对折射率的测量计算得到溶液的质量浓度.溶液质量浓度与折射率关系的研究,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蔗糖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]. 2 溶液浓度与其折射率关系的理论模型以棱镜反射光为基础的测量方法已经引起更多的重视和研究[2021]-,因此可从光与物质的相互作用关系,求得溶液浓度与其折射率关系的理论模型. 麦克斯韦光的电磁理论虽然可以正确地说明光在介质中传播的许多重要性质和光与物质相互作用的一些重要现象,但是麦克斯韦光的电磁理论是建立在把介质看成一个连续的结构,而未考虑组成介质的原子和分子的电结构. 因此利用麦克斯韦光的电磁理论就很难解释与介质折射率有关的色散现象,也就无法求出介质的吸收系数和折射率的表达式,为此可以根据洛伦兹的电子论,假设组成介质的原子或分子的带电粒子被准弹性力保持在他们的平衡位置附近,并具有一定的固有振动频率. 这种假设的介质在光的作用下，其电子的位移满足方程2202d r dr eE r dt dt mγω++=- （1） 306e c mωγπε= （2） 式中 e 是电子的电荷, 是电子离开平衡位置的位移, 0ω是电子的固有频率, m 是电子的质量, E 是与介质作用的光场, c 是光在真空中的速度, 810Hz γ=是经典辐射的阻尼系数. 求解方程式(1)(2), 可得到介质中的电子在光场的作用下的位移为 20/()()e m r E z i ωωγω-=-- （3） 式中 ω是光波场的频率. 对于稀薄气体或者低浓度溶液,其感应电极化强度为2220/()()Ne m P E z i ωωγω-=-- （4） 式中:N 是单位体积中原子的数量. 由电磁场理论可以知道,极化强度与电场的关系为()r P E z εχ= （5）比较式(4)和式(5)可以得到介质的电极化率χ的表达式,很明显它是一个复数,可以表示为i χχχ'''=+,这样就可以得到它的实部和虚部分别为 2022220()r Ne m ωωχεωωγω-'=-- （6） 22220()r Ne m γωχεωωγω''=-+ （7）麦克斯韦关系n =,介质的折射率也为复数,式中 r μ为介质的相对磁导率,r ε为介质的相对介电常数. 大多数介质的磁性都很弱,因此可认为1r μ≈. 假设复折射率为n iη==+,式中n为溶液的折射率,η为消光系数.根据二项展开定理有2222222240022222222222000222222422222222222000()12()8()2()2()4()rrNe N em mNe N ei im mωωωωγωεωωγωεωωγωωωγωγωεωωγωεωωγω---=+--+⎡⎤-+⎣⎦-+-+-+⎡⎤-+⎣⎦（8）对于光波场来说,其频率很大,当溶液的浓度不太大时,式(8)中第5项后的各项均含有因子1/γω,因此第5项以后的各项可以忽略不计. 这样可以得到22222222240022222222222000()12()8()rNe N enm mωωωωγωεωωγωεωωγω---=+--+⎡⎤-+⎣⎦（9）222222()rNemγωηεωωγω=-+（10）由式(9)和式(10)可以得到介质的消光系数与介质的折射率关系为2222224222222222000()1/(1)8()N enmωωγωγωηωωεωωγω--≈-+-⎡⎤-+⎣⎦（11）根据朗伯定律和光强度的定义,可以知道,吸收系数K与消光系数η的关系为2222224222222222220000()4442()N eK nmωωγωππγωπγωηλλωωλωωεωωγω--=≈-+--⎡⎤-+⎣⎦（12）又根据比尔定律,当溶液的浓度不很大时,分子之间的相互作用可以忽略时,溶液的吸收系数K与其浓度c成正比,即K cα=,其中α是一个与浓度无关的常数,只取决于吸收物质的分子特性. 因此可以得到溶液浓度与其折射率之间的关系式为22222240222222222220000()442()N e c n m ωωγωπγωπγωαλωωαλωωαεωωγω--≈-+--⎡⎤-+⎣⎦ (13) 从式(13)可以看出: 当作用于溶液的光场频率为一常数时,溶液的浓度与其折射率近似成线性关系,即可以写为c an b =+式中 a ,b 为两个常系数; c 为溶液的浓度;n 为溶液的折射率.3 阿贝折射计的原理及使用步骤3.1 阿贝折射仪的外形结构如图1所示:图1 阿贝折射仪3.2．阿贝折射仪由测量系统和读数系统两部分组成如图2、图3所示:图3 阿贝折射仪的读数图2 阿贝折射仪测量、读数系统测量系统: 光线由反光镜18进入进光棱镜16,经过被测液体后射入折光棱镜15,再经过两个阿米西棱镜14、13,以消除色散, 然后由物镜12将黑白分界线成像于分划板11（有十字叉丝）上,经目镜9放大后成像于观察者眼中.读数系统: 光线由小反光镜4照明刻度盘3,经转向棱镜5及物镜6将刻度成像于分划板7上,再经目镜8放大成像后以供观察.刻度盘和棱镜组是同轴的,旋转手轮2可同时转动棱镜组和刻度盘.在测量镜筒视场中如出现彩色区域,使分界不够明显,可旋转阿米西棱镜手轮10,以调整棱镜的位置,抵消色散现象,至黑白分界明显,调节2使叉丝交点与分界线重合. 此时在读数镜筒分划板中的横线在右边刻度所指示的数值即为待测液体的折射率,如图3所示,对于糖溶液,还可以从分划板中的横线在左边刻度所指示的数据,得出该糖溶液中含糖量浓度百分数.由于液体折射率随温度而变化,测量时需记录液体的温度,本仪器备有温度计插孔和恒温插头.3.3 实验原理阿贝折射仪是药物鉴定中常用的分析仪器,主要用于测定透明液体的折射率. 折射率是物质的重要光学常数之一,可借以了解该物质的光学性能、纯度和浓度等. 当光从一种媒质进入到另一种媒质时,在两种媒质的分界面上,会发生反射和折射现象,如图4所示. 在折射现象中有1122sin sin n n θθ=显然,若12n n >,则12θθ<.其中绝对折射率较大的媒质称为光密媒质,较小的称为光疏媒质.当光线从光密媒质1n 进入光疏媒质2n 时,折射角2θ恒大于入射角1θ,且2θ随1θ的增大而增大,当入射角1θ增大到某一数值0θ而使290θ=时,则发生全反射现象.入射角0θ称为临界角.图4 光在两种媒质界面上的反射和折射现象图5 阿贝折射仪原理图阿贝折射仪就是根据全反射原理而制成的.其主要部分是由一直角进光棱镜ABC 和另一直角折光棱镜DEF 组成,在两棱镜间放入待测液体,如图5a 所示. 进光棱镜的一个表面AB 为磨砂面,从反光镜M 射入进光棱镜的光照亮了整个磨砂面,由于磨砂面的漫反射,使液层有各种不同方向的入射光.假设入射光为单色光,图中入射光线AO （入射点O 实际是在靠近E 点处）的入射角为最大，由于液层很薄,这个最大入射角非常接近直角. 设待测液体的折射率2n 小于折光棱镜的折射率1n ，则在待测液体与折光棱镜界面上入射光线AO 和法线的夹角近似︒90,而折射光线OR 和法线的夹角为0θ,由光路的可逆性可知,此折射角0θ即为临界角. 根据折射定律: 102sin sin 90n n θ=,即210sin n n θ= （14）可见临界角0θ的大小取决于待测液体的折射率2n 及折光棱镜的折射率1n .当OR 光线射出折射棱镜进入空气（其折射率1=n ）时,又要发生一次折射,设此时的入射角为α,折射角为β（或称出射角）,则根据折射定律得1sin sin n αβ= （15）根据三角形的外角等于不相邻两角之和的几何原理,由△ORE,得()()ϕαθ+︒+=︒+90900 （16）将式（14）、（15）、（16）联立,解得 ϕββϕcos sin sin sin 2212+-=n n （17）式中棱镜的棱角ϕ和折射率1n 均为定值,因此用阿贝折射仪测出β角后,就可算出液体的折射率2n .在所有入射到折射棱镜DE 面的入射光线中,光线AO 的入射角等于︒90已经达到了最大的极限值,因此其出射角β也是出射光线的极限值,凡入射光线的入射角小于︒90,在折射棱镜中的折射角必小于0θ,从而其出射角也必小于β.由此可见,以RT 为分界线,在RT 的右侧可以有出射光线,在RT 的左侧不可能有出射光线,见图5a. 必须指出图5a 所示的只是棱镜的一个纵截面,若考虑折射棱镜整体,光线在整个折射棱镜中传播的情况,就会出现如图5b 所示的明暗分界面RR’T’T .在RR’T’T 面的右侧有光,在RR’T’T 面的左侧无光,这分界面与棱镜顶面的法线成β角,当转动棱镜β角后,使明暗分界面通过望远镜中十字线的交点,这时从望远镜中可看到半明半暗的视场,如图5c 所示. 因在阿贝折射仪中直接刻出了与β角所对应的折射率,所以使用时可从仪器上直接读数而无需计算,阿贝折射仪对折射率的测量围是1.3000至1.7000.阿贝折射仪是用白光（日光或普通灯光）作为光源,而白光是连续光谱,由于液体的折射率与波长有关,对于不同波长的光线,有不同的折射率, 因而不同波长的入射光线,其临界角0θ和出射角β也各不相同.所以,用白光照射时就不能观察到明暗半影,而将呈现一段五彩缤纷的彩色区域,也就无法准确地测量液体的折射率.为了解决这个问题,在阿贝折射仪的望远镜筒中装有阿米西棱镜,又称光补偿器. 测量时,旋转阿米西棱镜手轮使色散为零,各种波长的光的极限方向都与钠黄光的极限方向重合,视场仍呈现出半边黑色、半边白色,黑白的分界线就是钠黄光的极限方向.另外,光补偿器还附有色散值刻度圈,读出其读数,利用仪器附带的卡片,还可以求出待测物的色散率.3.4 阿贝折射计使用步骤3.4.1 校准仪器仪器在测量前,先要进行校准.校准时可用蒸馏水(3330.120=D n )或标准玻璃块进行（标准玻璃块标有折射率）.选用蒸馏水校准方法1．将棱镜锁紧板手12松开,将棱镜擦干净（注意:用无水酒精或其他易挥发溶剂,用镜头纸擦干）.2．用滴管将2～3滴蒸馏水滴入两棱镜中间,合上并锁紧.3．调节棱镜转动手轮2,使折射率读数恰为1.3330.4．从测量镜筒中观察黑白分界线是否与叉丝交点重合.若不重合,则调节刻度调节螺丝9,使叉丝交点准确地和分界线重合.若视场出现色散,可调节阿米西棱镜手轮10至色散消失.（注: 阿贝折射计测量折射率都是在暗室中钠黄光下进行）3.4.2 测定某浓度蔗糖液体的折射率1．将进光棱镜和折光棱镜擦干净.2．滴2～3滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上,并锁紧（若溶液易挥发，须在棱镜组面的一个小孔加以补充）.3．旋转手轮2,在测量镜筒中将观察到黑白分界线在上下移动（若有彩色,则转动手轮10消除色散,使分界线黑白分明）,至视场中黑白分界线与叉丝交点重合为止. 4．在读数镜筒中,读出分划板中横线在右边刻度所指示的数据,即为待测液体的折射率n,并记录.5．重复3次以上操作,记录数据.4 主要实验仪器实验所用的仪器为精确度为0.001g电子天平和物理光学仪器厂生产的WYA 21S 型数字阿贝折射仪(所用光源为钠黄灯).5 不同浓度蔗糖溶液的折射率测量与比较5.1 实验准备实验仪器: 玻璃棒,烧杯,精确度为0.001g的电子天平,容量瓶（5个,带胶头滴管），电吹风机.试剂: 蔗糖,蒸馏水.目的: 配置蔗糖溶液质量分数为5.0%、11.0%、16.0%、21.0%、26.0%溶液.步骤: 先用电子天平称烧杯质量,再用电子天平准确称取0.1g蔗糖晶体,放入烧杯中,并用少量蒸馏水溶解,用玻璃棒搅拌, 然后继续加蒸馏水至2g,转移到容量瓶中,即得5.0%蔗糖溶液.按以上方法,在20 ℃下配制一系列不同质量浓度5.0%、11.0%、16.0%、21.0%、26.0%溶液.（注: 每次在烧杯中加入蔗糖时必须将烧杯洗干净并用电吹风机吹干,然后称烧杯的质量）.5.2 阿贝折射计的校准仪器在测量前,先要进行校准. 校准时可用蒸馏水(3330.120 D n )或标准玻璃块进行（标准玻璃块标有折射率）用蒸馏水校准1．将棱镜锁紧板手12松开，将棱镜擦干净（注意：用无水酒精或其他易挥发溶剂，用镜头纸擦干）.2．用滴管将2～3滴蒸馏水滴入两棱镜中间，合上并锁紧.3．调节棱镜转动手轮2，使折射率读数恰为1.3330.4．从测量镜筒中观察黑白分界线是否与叉丝交点重合. 若不重合，则调节刻度调节螺丝9，使叉丝交点准确地和分界线重合. 若视场出现色散，可调节阿米西棱镜手轮10至色散消失.5.3 实验方法5.3.1 测定不同浓度蔗糖液体的折射率1．将进光棱镜和折光棱镜擦干净.2．滴2～3滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上,并锁紧（若溶液易挥发，须在棱镜组侧面的一个小孔加以补充）.3．旋转手轮2，在测量镜筒中将观察到黑白分界线在上下移动（若有彩色，则转动手轮10消除色散,使分界线黑白分明）,至视场中黑白分界线与叉丝交点重合为止.4．在读数镜筒中,读出分划板中横线在右边刻度所指示的数据,即为待测液体的折射率n ,并记录.5．对同浓度重复以上6次操作,记录数据.6．分别对不同浓度的蔗糖溶液进行以上操作,记录数据.（注: a 此实验为方便读数据均在暗室中的钠黄光下进行; b 在换另一种蔗糖溶液时，一定要把光棱镜折光棱镜擦干净）5.3.2 实验数据表1 蔗糖溶液折射率随浓度的变化表c 5.0 11.0 16.0 21.0 26.0浓度/%n 1.3411 1.3496 1.3567 1.3650 1.3742 折射率1n 1.3410 1.3495 1.3566 1.3652 1.37472n 1.3412 1.3497 1.3568 1.3654 1.37463n 1.3408 1.3494 1.3566 1.3654 1.37464n 1.3409 1.3494 1.3569 1.3654 1.37445n 1.3410 1.3496 1.3566 1.3653 1.37436平均折射率n 1.3410 1.3495 1.3567 1.3653 1.37455.4 实验数据处理和线性拟合5.4.1 作散点图图6 蔗糖溶液浓度与折射率的关系曲线5.4.2 实验数据处理和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c an b =+由溶液浓度及其平均折射率(根据表1的测量数据)令: 22222222222222222()()/5(1.3410 1.3495 1.4567 1.3653 1.3745)(1.3410 1.3495 1.4567 1.3653 1.3745)/59.21349.21270.0007()()/5(0.050.110.160.210.26)(0.050.110nn i i i cc i i i s n n n n s c c c c ≡-=-=++++-++++=-=≡-=-=++++-++∑∑∑∑∑∑2.160.210.26)0.15190.12480.0271()()/5(1.34100.05 1.34950.11 1.45670.16 1.36530.21 1.37450.26)(1.3410 1.3495 1.4567 1.3653 1.3745)(0.050.110.160.210.26)1.0764cn i i i i i i s n n c c n c n c ++=-=≡--=-=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯-++++++++=∑∑∑∑7 1.072350.043-=那么得出:/0.0043/0.0007 6.140.158 6.14 1.35748.18cn cc a s s b c an ====-=-⨯=-线性关系0.9976r === 参数偏差0.015/0.015/0.56440.7661c a c b a s s s s s =========由以上数据可以得出回归方程也就是蔗糖浓度c和折射率n的关系式c an b n=+=-（18）6.148.18根据溶液的相关系数r 和图6,可知,在溶液浓度较低时，其浓度与折射率显著线性相关,说明作线性拟合是合理的[12]-.6 结束语（1）为了验证实验模型的正确性,随意配置了蔗糖溶液,用化学方法测定得知蔗糖溶液的浓度为17.4. 后用数字阿贝折射仪测定得到蔗糖溶液的折射率为1.3596. 由式(18)计算可知蔗糖溶液的浓度为17.1. 计算结果和测量结果的相对误差约为2%,说明了实验模型的正确性,也说明了在溶液浓度较小时式(18)是合理的.（2）实验结果证明,这种实验设计方案成本低廉,所需仪器均为基础实验仪器,可行性较高.学生完成实验所需时间大约为3 h,这与学生进行设计性实验的时间相当,且实验涵丰富，具有一定的延伸性.因此，在设计性实验中开设此类实验是完全可行的.研究溶液浓度与其折射率的关系对于社会生产有实际的意义. 较早地让学生接触这一检测方法,并自己动手设计完成实验,对提高学生的知识应用能力, 培养其自主设计实验能力等各方面都是很有意义的.（3）目前,关于表面等离子体共振技术和利用电介质薄膜增强古斯－汉欣的方法测量溶液折射率的研究非常活跃,因此本研究对于基于表面等离子体共振技术和利用电介质薄膜增强古斯－汉欣位移的方法测量溶液浓度具有一定的参考意义.参考文献：[1 ] 白泽生, XXX, 徐红. 几种液体的折射率与其浓度关系的经验公式[J ]. 大学学报(自然科学版) , 2004, 23 (3) : 33-34.[2 ] 志伟, 卫峰, 温廷敦, 朱林泉, 记龙[J ].中北大学学报(自然科学版) ,2009,30(3) :282-284.[3 ] 龚镇雄, 普通物理实验中的数据处理[M], ; 西北电讯工程学院,1985.52-54.[4 ] 龚镇雄, 漫话物理实验方法[M], : 科技,1991.36-38.[5 ] 林抒, 龚镇雄, 普通物理实验[M], : 人民教育,1982.67-69.[6 ] 曾贻伟, 龚德纯, 王书颖, 汪顺义, 普通物理实验教程[M], :师大学出版.1990.112[7 ] 述武.大学物理实验[M], : 高等教育, 2000.89-90.[8 ] 马葭生, 宦强. 大学物理实验[M]. : 华东师大学, 1998.32-42.[9 ] 杰, 大付 . 用表面等离子体谐振测量物质的折射率[J ]. 光电子激光, 1999, 10 (1) :40-41.[10 ] 吴英才, 袁一方. 表面等离子共振传感器的研究进展[J ]. 传感器技术, 2004, 23 (5) :1-5.[11 ] 高德文 , 廖延彪 , 赖淑蓉 , 等. 用红外光纤传感技术测量液体的浓度[J ] . 传感器世界,2004(10) :25.[12 ] 炳炎. 光纤液体浓度传感器的研究[J ] . 电子,1998 (4) :5.[13 ] 小兵, 之己. 测量液体浓度的折射率方法[J ] . 光电子技术与信息, 1998 ,11 v (4) :35.[14 ] 解延雷, 辛督强, 朱民, 等.一种二元溶液折射率的计算方法[J ] . 光学技术, 2006 , 32(增刊) :108.[15 ] 吴英才, 袁一方. 基于折射率变化的一种新型盐度测量原理研究[J ] . 光学学报, 2005 ,25(2) :199[16 ] 胡玉禧等. 应用光学[M]. : 中国科学技术大学,1996 ,122.[17 ] 幸督强, 朱民, 解延雷, 等.测量液体折射率的几种方法[J ] .大学物理, 2005, 26(1): 34-37[18 ] Li C F, Yang X Y. Thin-film enhanced Goos-Hanchen shift in total internal reflection[J ]. Chin. Phys. Let t,2004, 21 (3) : 485-488.[19 ] Yang X Y, Liu D M. High-sensitivity sensor based on surface plasmon resonance enhancedlateral beam displacements[J ]. Chin. Phys. Let t., 2007, 24 (2) : 458-461.[20 ] Valenzuela A G, Uribe R D. Detection limits of an internal-reflection sensor forthe optical beam deflect ion method[J ]. Appl. Opt, 1997, 36 (19) : 4456-4462. [21 ] Villatoro J , Valenzuela A G. Measuring optical power transmission near criticalanglefor sensing beam deflection[J ]. Appl. Opt, 1998, 37 (28) : 6648-6653.[22 ] 季熊, 梅. 利用临界角附近光能量的变化测量溶液浓度[J ]. 光电子·激光, 2002, 13 (4) :386-389.[23 ] Born M , Wolf E. Principles of Optics[M ]. Cambridge: Cambridge University Press,2001致衷心感我的导师XXX副教授！她严谨的治学态度，一丝不苟的敬业精神，诲人不倦的高尚师德，将使我终身受益.在本次设计中，我力争在物理实验设计的各个环节做到合理完善，综合考虑可行性和创新性。
