溶液浓度与折射率的关系

几种溶液的折射率与其浓度关系的探究 物理师范1301 赵申强

摘要：工业生产和医药学中，测量溶液浓度的方法有多种，本文就光学法测量溶液浓度展开探究，利用阿贝折射仪测量室温下不同浓度溶液的折射率。分别对酒精溶液，蔗糖溶液，氯化钠溶液进行独立测量，使用的溶剂都是纯净水。对三种溶液测量的数据进行分析，做散点图，用最小二乘法得出线性回归方程。最后再根据得出的方程来求出同种溶液不同折射率下的浓度，来与实际浓度做比较，分析误差。为了简化配制溶液的步骤，采用“溶质+溶剂=100克”的模式，并记录下100克溶液的体积V（ ml)，方便以后换算成g/ml，例如酒精浓度为10%，指的是100克溶液中含10克乙醇，依此类推。 关键词：蔗糖溶液，酒精溶液，氯化钠溶液，溶液浓度，折射率。

引言：本实验研究的是光从空气中射入液体中入射角与折射角正弦之间的比值，即为相对折射率。 透明液体介质折射率的准确测量对于颜色密度差别不大但但折射率变化较大的液体的准确快速的鉴别具有重要的意义。而测量透明液体折射率与其浓度的关系，可通过测量某透明溶液的折射率而简单快捷准确的得出其浓度。 液体介质折射率的测量一般的主要方法有阿贝折射仪测定液体介质的折射率，折射极限法测液体介质的折射率，薄膜干涉法测液体介质的折射率及掠入法测量液体介质折射率等方法。 阿贝折射仪测液体的折射极限法测液体介质的折射率，薄膜干涉法测液体介质的折射率及掠入法测量液体介质折射率等方法。 阿贝折射仪测液体的折射率优点在于只需测定出折射角φ即可求得测定液体的折射率n,但其折射角不易测量，且一般液体的折射率随浓度的变化不是很明显，估此法所引起的误差可能较大。

查找使用更方便并且配置相同体积不同浓度的溶液，且进行了多组测量取平均值，降低了由于实验精度不足所引起的误差。不足之处在于标记物的成像位置为间接测量，液体表面张力的存在，降低了实验的精

正文：以下是蔗糖溶液，酒精溶液，氯化钠溶液的配制浓度，分别测出其折射率，并根据数据整理出散点图，计算出线性回归方程，得出经验公式，然后与实际配制的浓度做比较。 蔗糖溶液（质量浓度）与折射率的关系 C 表面张的存在，降低了n 10% 20% n实n 存在12 n3 n4 n5 n 1.3478 1.3586 _1.3477 1.3588 1.3479 1.3587 1.3477 1.3586 1.3478 1.3585 1.3479 1.3586 30% 40% 50% 1.3638 1.3811 1.3998 1.3637 1.3810 1.4001 1.3639 1.3813 1.4001 1.3640 1.3813 1.3999 1.3640 1.3814 1.4000 1.3639 1.3812 1.4000 酒精溶液（质量浓度）与折射率的关系 C 表面张的存在，降低了n 10% 20% 30% 40% 50% n实n 存在12 n3 n4 n5 n 1.3400 1.3465 1.3524 1.3563 1.3586 _1.3399 1.3466 1.3520 1.3560 1.3584 1.3398 1.3464 1.3522 1.3562 1.3587 1.3400 1.3468 1.3521 1.3561 1.3586 1.3401 1.3465 1.3525 1.3562 1.3585 1.3400 1.3463 1.3526 1.3564 1.3585 氯化钠溶液（质量浓度）与折射率的关系 C 表面张的存在，降低了n 5% 10% 15% 20% 25% n实n 存在12 n3 n4 n5 n 1.3424 1.3510 1.3609 1.3708 1.3792 _1.3422 1.3512 1.3610 1.3706 1.3788 1.3421 1.3508 1.3613 1.3709 1.3789 1.3424 1.3511 1.3607 1.3710 1.3790 1.3427 1.3509 1.3609 1.3707 1.3795 1.3426 1.3509 1.3607 1.3707 1.3794 根据以上表格可以计算出经验公式： （1）蔗糖： n=1.328+0.00184c （2）酒精：n=1.340+0.00033c （3）氯化钠:n=1.3331+0.00185c

验证公式的准确性：最后又配制了几种任意浓度的溶液，用化学方法测出了其浓度，蔗糖溶液：C1=25.6%，酒精溶液：C2=21.0% ，氯化钠溶液：C3=10.3%。再用阿贝折射仪测出其折射率，分别为： n1=1.3722， n2=1.3499，n3=1.3528。将这3组浓度C1.C2.C3分别带入经验公式（1），（2），（3）中，得出n1’=1.3751，n2’=1.3469，n3’=1.3522，于是得到计算结果与测量数据的相对误差，分别为a1=0.23%，a2=0.22%，a3=0.04%。结果比较满意，说明

经验公式具有一定的准确性。

总结：这次探究只是考虑到室温下溶液浓度与其折射率的关系，不足以代表其它温度下是否还成立，这需要更多的实验来证明温度对其影响所占的权重。

参考文献：大学物理实验教程（武汉大学出版社），延安大学学报（自然科学版）

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