折射率與折射儀的工作原理
折射儀：測量物質折射率、比重、糖度的利器
折射儀是一種光學儀器，透過測量物質對光線的折射現象，來獲得物質的折射率、比重、糖度 (Brix，白利糖度) 等資訊。其原理是利用光線在不同介質中傳播時，速度會產生差異，進而導致光線行進方向發生偏折，這種現象被稱為「折射 (Refraction)」。中文的「屈折」則是進一步解釋可見光的折射。所以折射儀通常被稱為屈折度計或屈折計 (偶而也被誤植為曲折計或曲折度計)。
折射儀透過精密的設計，能夠將光線偏折的角度轉化為可量化的數據，並與物質的特性建立對應關係，因此能夠廣泛應用於各個領域。
折射儀的工作原理
當光線從一種介質進入另一種介質時，會因光速變化而導致光線行進方向發生偏折。這也是為何筷子插入水杯時，肉眼會看到筷子被折屈。這是因為光線從水中的筷子表面反射進入空氣中以後，改變了方向的緣故。眼睛看到的光線，讓大腦誤以為水面下的筷子，是在眼睛直線方向的位置。
筷子在水中的折射現象
上述的現象被稱為折射。折射儀正是利用了光線折射的原理來測量物質的折射率。
影響折射率的主要因素
折射率會受到多種因素的影響，包括：
物質的種類：不同的物質具有不同的折射率。
光線的波長：光線的波長不同，折射率也會不同。一般來說，波長較短的光線，其折射率較大。
溫度：溫度升高，物質的密度會降低，折射率也會降低。
比重：另外一種會影響折射率的變因，是溶液的比重 (Specific Gravity)，亦稱為質量百分比。舉例來說，不同比重濃度的蔗糖水，會有不一樣的折射率。因此，根據已知蔗糖比重的蔗糖水與折射率之間的關係，便能由溶液的折射率，反推溶液中的蔗糖比重，進而測量出樣品的糖度。通常，我們會以 Brix，白利糖度百分比，來表示樣品的糖份。也就是在 20°C 的溫度下，每100克水溶液中，有多少克的蔗糖？
除了 Brix 之外，亦有用 Plato 柏拉圖當作糖分計量單位，常見於啤酒業用來表示黑麥汁的糖份。因此，折射儀，也常被稱為糖度計、糖份計、糖度儀。
在實際應用中，通常需要考慮這些因素的影響，才能得到準確的測量結果。
折射儀的光源
折射儀通常會配備一個光源，發射出特定波長的光線。光線會照射到待測物質的表面，並發生折射。折射儀透過精密的光學系統，能夠準確地測量折射角。根據司乃耳定律(Snell's Law)，就可以計算出物質的折射率。
不過需要注意的是，各種特定單一波長的光線通過相同的物質，結果造成的折射率 (n) ，不盡相同。
目前通用的標準折射率，單位是以 nD 表示，它是以鈉燈所產生的雙波長光線 (588.995 nm 與 589.592 nm)取兩波長的中間值，也就是589.3nm，來定義折射率的絕對測量結果。早期也有用紅色氫氣燈 (656.2725nm, 單位 nC)，藍色氫氣燈 (486.1327nm，單位 nF)來表示某物質的折射率，現在已經比較少用了，因此目前市面上的折射計，都是以 nD 為單位。
新型的折射儀，更是將燈源改為 LED，不但波長特性更穩定，燈源壽命也比鈉燈長得多，儀器更容易維護，目前已經逐漸取代傳統常需要定期校正的鈉燈源。
如何選購折射計？
在選購折射儀時，需要考慮以下因素：
- 測量精度：根據應用需求選擇合適精度的折射儀。
- 測量範圍：根據待測物質的折射率範圍選擇合適的測量範圍。
- 功能：有些折射儀具有自動補償溫度、自動校準等功能，可以提高測量效率和準確度。
- 品牌和價格：選擇知名品牌的折射儀，可以獲得更可靠的質量和售後服務。
折射計發展至今，經過不斷改善，測量的速度、精度、儀器的穩定度、壽命，都已經獲得大幅改善，至今已經成為許多研究、品管，所不可或缺的儀器。新型的數位式折射儀，更採用全反射的測量方式，利用折射率與全反射角度呈正比的特性，來測量出樣品的折射率。相較於傳統 ABBE 阿貝式屈折度計，由於全反射屈折度計不需要讓光線穿透樣品到另外一邊再量測，因此對於不太透光、高黏稠度、或深色的樣品，新型的數位式折射儀，一樣能夠勝任。
傳統 ABBE 與 全反射式屈折度計的比較
勢動科技代理來自德國、世界知名品牌 A.KRÜSS 的高品質折射計，在德國精密機構與光學設計下，這一系列的折射儀，不但精準，更是耐用。屈折度計常見的問題，便是光學鏡片接縫處漏液，這種現象在德國工藝之下，是很難發生的現象，對於酸鹼溶液，也無需特別照顧，滴上藍寶石光學窗，數秒內便完成測試，擦拭一下便能進行下次量測。
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不太透光又黏稠的的深色食用色素、食用香料，一樣能夠精準測量糖度
Brix, Plato, 比重 三者之間換算
台灣一直是全球重要的水果產地，食品業也是非常重要的產業，折射儀在這些產業以及相關研究領域的使用，已經行之有年。拿來測量果汁、果凍、食品添加劑、食用色素、食用香料的糖份。近年來，由於釀酒獨賣事業的開放，折射儀也是釀酒產業不可或缺的儀器之一。無論是葡萄酒 (紅酒、白酒)，或者自釀啤酒，要得知原料或成品的品質，有兩個數據是依定要知道的，一是 OG 值 (釀造前原始比重)，一是 FG 值 (釀造後最後比重)。關於白利糖度 (Brix)、柏拉圖糖度 (Plato)、比重 (SG, Specific Gravity) 三者間的關係，以及換算，可由下表得知：
Brix 白利糖度、比重、柏拉圖 換算表