食品理化分析技术 折射率的基础知识 01折射率的基础知识 电子教材.docx

食品质量与安全专业教学资源库 The teaching resource library of food quality and safety 《食品理化检测技术》电子教材 折射率的基础知识 基本概念 1、光的反射现象与反射定律 一束光线照射在两种介质的分界面上时，要改变它的传播方向，但仍在原介质上传播，这种现象叫光的反射，见下图。光的反射遵守以下定律: （1）入射线、反射线和法线总是在同一平面内，入射线和反射线分居于法线的两侧。 （2）入射角等于反射角。 光的折射现象与折射定律 光的折射现象 当光线从一种介质射到另一种介质时，在分界面上，光线的传播方向发生了改变，一部分光线进入第二种介质，这种现象称为折射现象。 （2）光的折射 光线从一种介质（如空气）射到另一种介质（如水）时，除了一部分光线反射回第一种介质外，另一部分进入第二种介质中并改变它的传播方向，见右图。 （3）光的折射定律： 入射线、法线和折射线在同一平面内，入射线和折射线分居法线的两侧。 无论入射角怎样改变，入射角正弦与折射角正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播速度之比。 式中：v1——光在第一种介质中的传播速度； v2——光在第二种介质中的传播速度。 α1——入射角 α2——折射角 光在真空中的速度c和在介质中的速度v之比，叫做介质的绝对折射率（简称折射率，折光率），以n表示，即： n＝c/v 显然 n1＝c/v1 ; n2＝c/v2 式中：n1和n2分别为第一介质和第二介质的 绝对折射率。故折射定律可表示为 3、全反射与临界角 （1）光密介质与光疏介质 两种介质相比较，光在其中传播速度较大的叫光疏介质，其折射率较小；反之叫光密介质，其折射率较大。 （2）全反射与临界角 当光线从光疏介质进入光密介质（如光从空气进入水中，或从样液射人棱镜中）时，因n1＜n2，由折射定律可知折射角α2 恒小于入射角α1，即折射线靠近法线；反之当光线从光密介质进入光疏介质（如从棱镜射入样液）时，因n1＞n2，折射角α2恒大于入射角α1 ，即折射线偏离法线。在后一种情况下如逐渐增大入射角，折射线会进一步偏离法线，当入射角增大到某一角度，如图3－8中4的位置时，其折射线4‘恰好与OM重合，此时折射线不再进入光疏介质而是沿两介质的接触面OM平行射出，这种现象称为全反射。 （2）全反射与临界角 （3）全反射与临界角 即光从光密介质射入光疏介质。当入射角增大到某一角度，使折射角达90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象称为全反射。 发生全反射的入射角称为临界角。 因为发生全反射时折射角等于90°，所以： 即 n1＝n2sinα临 式中：n2——棱镜的折射率，是已知的。因此，只要测得了临界角α临 就可求出被测样液的折射率n1。 二、测定折射率的意义 折射率是物质的一种物理性质。它是食品生产中常用的工艺控制指标，通过测定液态食品的折射率.可以鉴别食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的纯净程度及品质。 蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。通过测定折射率可以确定糖液的浓度及饮料、糖水罐头等食品的糖度，还可以测定以糖为主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物的含量。 各种油脂具有其一定的脂肪酸构成，每种脂肪酸均有其特定的折射率。含碳原子数目相同时不饱和脂肪酸的折射率比饱和脂肪酸的折射率大得多；不饱和脂肪酸分子量越大，折射率也越大；酸度高的油脂折射率低。因此测定折射率可以鉴别油脂的组成和品质。 正常情况下，某些液态食品的折射率有一定的范围，如正常牛乳乳清的折射率在正1.34199～1.34275之间，当这些液态食品因掺杂、浓度改变或品种改变等原因而引起食品的品质发生了变化时，折射率常常会发生变化。所以测定折射率可以初步判断某些食品是否正常。如牛乳掺水，其乳清折射率降低，故测定牛乳乳清的折射率即可了解乳糖的含量，判断牛乳是否掺水。 必须指出的是：折光法测得的只是可溶性固形物含量，但对于番茄酱，果酱等个别食品，已通过实验编制了总固形物与可溶性固形物关系表。先用折光法测定可溶性固形物含量，即可查出总固形物的含量 。