阿貝折射儀測液體折射率

1、For personal use only in study andresearch; not for commercial use材料物理性能課程實驗報告專業(yè)班級：材料物理08皺訶姓名：林作亮學(xué)號：08470101指導(dǎo)教師：王念【實驗?zāi)康摹?. ?掌握用掠入射法測定物質(zhì)的折射率；2. ?學(xué)會阿貝折射儀的調(diào)整和使用方法；3. ?測定酒精的折射率；【實驗原理】當(dāng)光從一種媒質(zhì)進(jìn)入到另一種媒質(zhì)時，在兩種媒質(zhì)的分界面上，會發(fā)生反射和 折射現(xiàn)象，如圖11 4所示。在折射現(xiàn)象中有：顯然，若，則。其中絕對折射率較大的媒質(zhì)稱為光密媒質(zhì)，較小 的稱為光疏媒質(zhì)。當(dāng)光線從光密媒質(zhì)r進(jìn)入光疏媒質(zhì)“時，折射角恒大于入射

2、角，且八隨的增大而增大，當(dāng)入射角增大到某一數(shù)值而使時，貝恢 生全反射現(xiàn)象。入射角稱為臨界角。圖11 4光在兩種媒質(zhì)界面上的反射和折射現(xiàn)象圖11 5阿貝折射儀原理圖阿貝折射儀就是根據(jù)全反射原理而制成的。其主要部分是由一直角進(jìn)光棱鏡 ABC和另一直角折光棱鏡DEF組成，在兩棱鏡間放入待測液體，如圖11 5a所示。 進(jìn)光棱鏡的一個表面AB為磨砂面，從反光鏡M射入進(jìn)光棱鏡的光照亮了整個磨砂 面，由于磨砂面的漫反射，使液層內(nèi)有各種不同方向的入射光。假設(shè)入射光為單色光，圖中入射光線 AO (入射點0實際是在靠近E點處)的入 射角為最大，由于液層很薄，這個最大入射角非常接近直角。設(shè)待測液體的折射率： 小于折

3、光棱鏡的折射率；，則在待測液體與折光棱鏡界面上入射光線 A0和法線的夾 角近似，而折射光線OR和法線的夾角為，由光路的可逆性可知，此折射角 即為臨界角。根據(jù)折射定律：八 -:，即(11科 1 = % sinQj1)可見臨界角的大小取決于待測液體的折射率及折光棱鏡的折射率。當(dāng)OR光線射出折射棱鏡進(jìn)入空氣(其折射率：)時，又要發(fā)生一次折射，設(shè) 此時的入射角為，折射角為(或稱出射角)，則根據(jù)折射定律得(112)sin = sin 0根據(jù)三角形的外角等于不相鄰兩內(nèi)角之和的幾何原理，由ORE,得(113)(9IF+90) = (a + 90) + 將式11 1、11 2、11 3聯(lián)立，解得n, = si

4、n 輕 sin2 fl + sin(11 4) 式中棱鏡的棱角和折射率均為定值，因此用阿貝折射儀測出角后，就可算出液體的折射率“。在所有入射到折射棱鏡DE面的入射光線中，光線A0的入射角等于已經(jīng)達(dá)到 了最大的極限值，因此其出射角也是出射光線的極限值，凡入射光線的入射角小 于，在折射棱鏡中的折射角必小于，從而其出射角也必小于：。由此可見， 以RT為分界線，在RT的右側(cè)可以有出射光線，在RT的左側(cè)不可能有出射光線，見 圖11 5a。必須指出圖11 5a所示的只是棱鏡的一個縱截面，若考慮折射棱鏡整體， 光線在整個折射棱鏡中傳播的情況，就會出現(xiàn)如圖11 5b所示的明暗分界面RRTT。在RRTT面的右側(cè)

5、有光，在RRTT面的左側(cè)無光，這分界面與棱鏡頂面 的法線成，角，當(dāng)轉(zhuǎn)動棱鏡角后，使明暗分界面通過望遠(yuǎn)鏡中十字線的交點，這 時從望遠(yuǎn)鏡中可看到半明半暗的視場，如圖 11 5c所示。因在阿貝折射儀中直接刻 出了與角所對應(yīng)的折射率，所以使用時可從儀器上直接讀數(shù)而無需計算，阿貝折 射儀對折射率的測量范圍是1.3000至1.7000。【實驗儀器】 阿貝折射儀、待測酒精、蒸餾水、滴管（若干）?！緦嶒灢襟E】一、校準(zhǔn)儀器（一）用蒸餾水校準(zhǔn)1將棱鏡鎖緊板手松開，將棱鏡擦干凈（注意：用無水酒精或其他易揮發(fā)溶劑, 用鏡頭紙擦干）。2. 用滴管將23滴蒸餾水滴入兩棱鏡中間，合上并鎖緊。3調(diào)節(jié)棱鏡轉(zhuǎn)動手輪2,使折射率讀

6、數(shù)恰為1.333004. 從測量鏡筒中觀察黑白分界線是否與叉絲交點重合。若不重合，則調(diào)節(jié)刻度 調(diào)節(jié)螺絲，使叉絲交點準(zhǔn)確地和分界線重合。若視場出現(xiàn)色散，可調(diào)節(jié)阿米西棱鏡 手輪至色散消失。二、測定酒精的折射率1. 將進(jìn)光棱鏡和折光棱鏡擦干凈。2. 滴23滴待測液體在進(jìn)光棱鏡的磨砂面上，并鎖緊。（若溶液易揮發(fā)，須在 棱鏡組側(cè)面的一個小孔內(nèi)加以補充）。3. 旋轉(zhuǎn)手輪2,在測量鏡筒中將觀察到黑白分界線在上下移動（若有彩色，則 轉(zhuǎn)動手輪10消除色散，使分界線黑白分明），至視場中黑白分界線與叉絲交點重合 為止。4. 在讀數(shù)鏡筒中，讀出分劃板中橫線在右邊刻度所指示的數(shù)據(jù)，即為待測液體 的折射率，并記錄。5.

7、重復(fù)測量三次，求折射率的平均值【數(shù)據(jù)處理】項目?數(shù)據(jù)?次數(shù)1?平均值絕對誤差?平均絕對誤差測量結(jié)果2?3?【誤差分析】1.能否用阿貝折射儀來測折射率大于折光棱鏡折射率的液體？為什么？答：不能，因為阿貝折射儀是根據(jù)臨界角設(shè)計的。倘若你改變折射率的條件， 即把棱鏡看作光疏介質(zhì)，貝U不能形成明區(qū)和暗區(qū)，你只能看到明區(qū)2為什么實驗測得的折射率和實際的折射率不一樣？答：因為數(shù)據(jù)讀取存在讀取誤差，數(shù)據(jù)處理的時候也存在絕對誤差和相對誤差僅供個人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins