摩尔折射率

摩尔折射度都是采用阿贝折射仪测定的。新的方法有计算法，即根据分子中基团的特性和连接性，将基团贡献法和拓扑方法有机地结合在一起，通过探讨炔烃的摩尔折射度与分子结构之间的定量关系，从而发展了一种直接根据分子结构计算烃烃摩尔折射度的方法。该方法具有基团贡献法适用范围广和拓扑方法计算结果可靠的特点。对84种烃烃（C₅到C₄₀）的计算结果表明，摩尔折射度计算值与实验值的一致性令人满意，平均误差仅有0.011%。具体可以参见《应用QSPR方法计算炔烃的摩尔折射度》一文。

摩尔折射度是由于在光的照射下分子中电子云（主要是价电子）相对于分子骨架的相对运动的结果，一般用符号R表示。摩尔折射度可作为分子中电子极化率的量度，其定义式为：R=(n²-1)/(n² 2)·M/ρ。其中n为折射率；M为摩尔质量；ρ为密度。摩尔折射度与入射光的波长有关，若以钠光D线为光源（属于高频电磁波，λ=5893Ǻ），所测得的折射率以n_D表示，相应的摩尔折射度以R_D表示。根据麦克斯韦（James Clerk Maxwell）的电磁场理论，物质的介电常数ε和折射率n之间有如下关系：ε(λ)=n²(λ)，即ε和n均与波长λ有关。将上式代入即可得到摩尔折射度的定义式。

摩尔折射度的意义在于摩尔折射度具有加和性，即某分子的摩尔折射度等于该分子中各化学键的折射度之和。例如：三氯甲烷分子（CHCl₃）中包括一个碳氢键（C-H）和三个碳氯键（C-Cl），该分子的摩尔折射度即为所有键折射度之和，即R=R_C-H 3R_C-Cl=（1.676 3×6.51）cm³/mol=21.21cm³/mol。利用此计算值与实验测量结果进行比较，从而可以确定化合物的结构，还可用于鉴别化合物，及分析混合物的组成等。

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负折射率（介电常数和磁导率同时为负）的问题是近年来国际上非常活跃的一个研究领域。当电磁波在负折射率材料中传播时，电场E、磁场B和波矢k三者构成左手螺旋关系，因而负折射率材料又称为左手性材料(left-handed materials)。Veselago 1968 年首次在理论设想了左手型材料。Pendry在1996年与1999年分别指出可以用细金属导线及有缝谐振环阵列构造介电常数ε和磁导率μ同时为负的人工媒质。2001年，Smith等人沿用Pendry的方法，构造出了介电常数与磁导率同时为负的人工媒质，并首次通过实验观察到了微波波段的电磁波通过这种人工媒质与空气的交界面时发生的负折射现象。尽管初期人们对Smith等人的实验有许多争论，但2003年以来更为仔细的实验均证实了负折射现象。

产生负折射率现象有两类材料。一类材料是由于局域共振机制导致介电常数和磁导率同时为负，既材料具有有效的负折射率。这类材料又被称为特异材料（meta materials）。Smith等人的有缝谐振环阵列就属于特异材料。但是有缝谐振环阵列结构具有较大的损耗和较窄的负折射带宽，在应用中会受到许多限制。另一类材料是光子晶体，其本身并不具有有效的负折射率，但在某些特殊情况下光子能带的复杂色散关系会导致负折射现象。在光子晶体中，电磁波在周期结构中的Bragg散射机制起着主要作用。尽管局域共振机制和非局域的Bragg散射机制都会产生负折射现象，但两种机制各有特点。对于Bragg机制，人们已经了解的较为清楚，通过合适的光子晶体结构选取以及光子能带设计，可以得到所需的负折射通带。但Bragg机制要求周期结构的晶格常数要与能隙的电磁波波长相比拟，对微波波段将导致结构过大从而限制器件应用。另外，由于Bragg机制的非局域性，它对周期性结构的不完整性（如存在结构无序和缺陷）较为敏感。与Bragg机制相反，局域共振机制不要求周期结构的晶格常数要与能隙的电磁波波长相比拟，而且对无序和缺陷不敏感。但目前人们对利用局域共振机制设计负折射率材料的一些关键问题了解不够，例如如何增大负折射通带带宽、减小损耗等。提出另一种制备特异材料的方法，该方法利用在微波传输线中周期性加载集总电感-电容共振单元来实现有效负折射率。与Smith 等人的有缝谐振环阵列结构比较，周期性集总电感-电容共振结构不仅具有较小的损耗和较宽的负折射带宽，而且容易实现外场调控。

在负折射率材料中，电磁波的相速度（波矢方向）与群速度（波印廷矢量方向）的传播方向相反，很多光学现象，诸如折射、多普勒频移、切伦科夫辐射、甚至光压等都要倒逆过来。突破媒质衍射极限的平面成像是负折射率材料的一个重要应用，这方面的研究引起人们极大兴趣。由于负折射材料在基础研究及应用方面的重要意义，它被美国《科学》杂志列为2003年十大重大突破之一。有关负折射率材料的研究目前正在从深度和广度两个不同的层面迅速展开，许多新奇的理论与实验结果不断出现。以下仅列举与本申请书相关的3个方面新进展。

（1）有关光子在负折射率材料界面与表面的奇异传播行为的数值模拟结果发现，光子从正折射率材料向负折射率材料传播时，在界面上反射光与折射光并不是同时出现，而是反射光先出现，折射光经过一个称之为“电容充电”过程后再出现。类似的“电容充电”在光子势垒隧穿过程中也存在，但两者之间的是否有联系目前不清楚。

（2）有关含负折射率材料光子晶体的奇异输运行为发现，由正、负折射率材料组成的一维光子晶体中存在零平均折射率（n=0）能隙。该能隙不同于通常的Bragg能隙，即能隙的位置与晶格大小无关而且无序的影响很小。这方面的研究工作很活跃，将会拓宽人们对复杂人工结构中光子输运行为的认识。

（3）利用局域共振机制设计负折射率材料。现有的负折射率材料是建立在局域共振导致介电常数和磁导率同时为负（又被成为双负性材料）的基础上，提出一种新的机制来形成负折射率材料，即利用介电常数为正而磁导率为负（或介电常数为负而磁导率为正）的单负性材料单的交替周期性结构来实现有效负折射率。最近的研究表明特殊周期性集总电感-电容共振结构可以实现单负性材料，这方面的研究不仅使得负折射率材料的实现方式更为多样化，而且将加深人们对形成负折射率机制的认识。

摩尔是在1971年10月，有41个国家参加的第14届国际计量大会决定增加的国际单位制（SI）的第七个基本单位。摩尔应用于计算微粒的数量、物质的质量、气体的体积、溶液的浓度、反应过程的热量变化等。

1971年第十四届国际计量大会关于摩尔的定义有如下两段规定：“摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳—12的原子数目相等。”“在使用摩尔时应予以指明基本单元，它可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。”上两段话应该看做是一个整体。0.012kg碳—12核素所包含的碳原子数目就是阿伏加德罗常数（NA），实验测得的近似数值为NA=6.02×10^23。摩尔跟一般的单位不同，它有两个特点：①它计量的对象是微观基本单元，如分子、离子等，而不能用于计量宏观物质。②它以阿伏加德罗数为计量单位，是个批量，不是以个数来计量分子、原子等微粒的数量。也可以用于计量微观粒子的特定组合，例如，用摩尔计量硫酸的物质的量，即1mol硫酸含有6.02×1023个硫酸分子。摩尔是化学上应用最广的计量单位，如用于化学反应方程式的计算，溶液中的计算，溶液的配制及其稀释，有关化学平衡的计算，气体摩尔体积及热化学中都离不开这个基本单位。

摩尔与千克（公斤）的区别

千克（公斤）：单位符号：kg 物理量名称：质量 物理量符号：m 　摩尔： 单位符号：mol 物理量名称：物质的量 物理量符号：n,(v)