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本文以一个由电子云导体模型理论推导而来的光学介质材料折射率的计算关系式n=1+∑p<,m>D<,m>为基础,对几种二元溶液(均质光学介质)的折射行为进行了研究。研究中测定了所选二元溶液的浓度、密度和折射率,并分析了三者之间的关系,并确定了各二元溶液体系的折射参数D值,利用关系式n=1+∑p<,m>D<,m>计算了二元溶液各个浓度点的折射率,与实验测得折射率进行了比较,二者符合的很好,从而在研究所涉及到的二元溶液中初步证明了关系式n=1+∑p<,m>D<,m>的正确性。
对二元溶液折射参数D值的研究发现,相同组元在不同二元溶液的D值变化不大,为组元本身的一个特征值;在相同的二元溶液体系中,组元的D值在一定浓度区间内不变化;在15℃-30℃的温度区间内,所研究的二元溶液体系的D值保持稳定。在近似的条件下,可以将组元的折射参数D值作为定值应用到折射率的计算中。
研究中发现,二元溶液的折射率与浓度问不都是线性变化,而研究中的二元溶液体系的密度和折射率之间却保持了相当好的线性关系,利用这种线性关系对折射率计算式n=1+∑p<,m>D<,m>进行改进,使之变为折射率只与浓度相关的经验计算式。实验结果显示,此经验计算式的精度与折射率计算式n=1+∑p<,m>D<,m>的精度相当,保持了很高的计算精度。
基于上述两个折射率计算式,设计了一套简易的溶液浓度检测系统,该系统包含了浓度检测和参数储备的两个功能。该检测系统经实验测试运行情况良好,实验结果显示浓度检测具有高精度、响应快的特点,满足大多数条件下浓度检测的精度,但也存在一些偏差和疏漏,需要在下一步的研究中解决。通过对浓度检测系统的研究,也进一步证实了折射率计算式n=1+∑p<,m>D<,m>在二元溶液体系中的适用性和准确性。