固體與液體折射率的測定

1、實驗 5-16 固體與液體折射率的測定實驗講義單位：物理實驗中心教師姓名 ：王殿生精品文檔你我共享實驗 516 固體與液體折射率的測定（一）教學(xué)基本要求1. 掌握利用顯微鏡測量透明固體和液體折射率的基本原理。2. 了解測量顯微鏡的結(jié)構(gòu)和使用方法，主要包括讀數(shù)方法和調(diào)焦方法。3. 學(xué)會利用合適標(biāo)志正確調(diào)焦在液體上下表面的方法。4. 介紹物質(zhì)折射率與光波波長、溫度等因素有關(guān)的概念。（二）講課提綱1實驗簡介折射率是透明物質(zhì)的一個重要的物理參數(shù)，它反映了物質(zhì)的基本光學(xué)性質(zhì)。物質(zhì)的折射率不但與它的分子結(jié)構(gòu)和光線的波長有關(guān)，而且與物質(zhì)的密度、溫度、壓力等因素有關(guān)。實際工作中有時也需要通過測量折射率來反求物

2、質(zhì)的密度、濃度等。實驗所用儀器主要是測量顯微鏡，使用顯微鏡準(zhǔn)確確定待測位置，通過顯微鏡上的讀數(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行定量測量。測量折射率的基本方法是利用光的折射原理。實驗主要目的是學(xué)會一種測量物質(zhì)折射率的方法。2測量與數(shù)據(jù)處理要求（ 1 ）具體測量方法和步驟自己想辦法，不統(tǒng)一講解。（自學(xué)成才、相互討論、問老師等均可）（ 2 ）固體和液體的折射率均要求測量5 次， 5 次的 A 點位置基本固定。（測量技巧， A-B-C 點依次測量，先將微調(diào)調(diào)到最下端，調(diào)節(jié)鏡筒看清第一片上的A 點讀數(shù)，此后不能再調(diào)節(jié)鏡筒焦距，放上第二片向上調(diào)節(jié)微調(diào)看清B 點讀數(shù)， 繼續(xù)向上調(diào)節(jié)微調(diào)看清C 點讀數(shù)， 完成一次測量；然后 C-B-

3、A倒序測量。如此反復(fù)，測量5 次。）（ 3 ）列表記錄數(shù)據(jù)，表格規(guī)范，不能使用鉛筆記錄數(shù)據(jù)。（ 4 ）測量數(shù)據(jù)簽字時檢查具體的測量操作過程，不能在簽字之前整理實驗儀器，保持測量原貌，特別是液體不能倒掉。AAAAAA精品文檔你我共享（ 5 ）充分熟悉測量顯微鏡的功能，注意實驗過程中調(diào)節(jié)技巧和讀數(shù)放大鏡的使用。（ 6 ）先想后做，邊做邊想，邊想邊做，動腦和動手相互結(jié)合，相互促進(jìn)。（ 7 ）數(shù)據(jù)處理時，計算折射率不確定度，表示實驗結(jié)果。3問題思考與討論（ 1 ）測量固體玻璃折射率時，測量厚玻璃片好還是薄玻璃片好？（ 2 ）測量液體水折射率時，燒杯中水多一點好還是少一點好？（三）實驗報告實驗 516固

4、體與液體折射率的測定教學(xué)目的1學(xué)習(xí)測量顯微鏡的原理和使用方法。2進(jìn)一步學(xué)習(xí)根據(jù)光的折射定律測量折射率的基本原理和實現(xiàn)方法。3利用測量顯微鏡測量液體和固體的折射率。實驗原理、設(shè)計思想及實現(xiàn)方法當(dāng)光線射到兩種介質(zhì)的界面時，一部分反射，一部分折射，如圖所示，根據(jù)折射定律有：sin in2sinrn1n21式中 n1 和 n2 分別為第一和第二介質(zhì)的絕對折射率，而n21 稱為第二介質(zhì)對第一介質(zhì)的相對折射率。對光密介質(zhì)底部一物體A 來說，它發(fā)出的光線經(jīng)界面而折射，由于空氣是光疏介質(zhì)，因而折射線遠(yuǎn)離法線，即折射角大于入射角i 。我們自空氣中看去，物體好象升高到B 的位置，如圖所示。在i 和很小時，由DCA

5、 及 DCB 可得：AAAAAA精品文檔你我共享siniCDC DtgisintgACBC代入上面公式可得出空氣對介質(zhì)的相對折射率，sin iB Cn21A Csin式中 AC 為固體（或液體）的厚度，BC 為固體（或液體）的視厚度，它們的值可用顯微鏡測出來。因介質(zhì)對空氣的折射率 n 為 n21 的倒數(shù)，故可得ACnB C物質(zhì)的折射率隨光波波長而改變（此現(xiàn)象叫色散）。因此，實驗時應(yīng)當(dāng)用單色光來進(jìn)行測量。通常用對鈉黃光589.3nm 的折射率來標(biāo)明介質(zhì)的特性。大多數(shù)液體的折射率隨溫度的改變而變化很大，因此，測液體的折射率不僅要標(biāo)明波長，而且還要標(biāo)明溫度。儀器用具測量顯微鏡，鈉光燈，薄玻璃片，待測

6、厚玻璃片，小燒杯，粉末或紙片等。調(diào)節(jié)螺旋目鏡測量顯微鏡鈉光燈標(biāo)尺燒杯物鏡玻璃片圖 1 實驗儀器概貌實驗內(nèi)容1、測玻璃的折射率（ 1）把涂有綠漆作為標(biāo)記的薄玻璃片放在顯微鏡的載物臺上，用鈉光燈把它照亮，并把顯微鏡調(diào)焦于綠漆線上，記之為 A 的坐標(biāo)。（ 2）把待測的厚玻璃板放在薄玻璃上，再用顯微鏡對綠漆標(biāo)記調(diào)焦記之為B 的坐標(biāo)。（ 3）在厚玻璃表面上做標(biāo)記，對其調(diào)焦記之為C 的坐標(biāo)。以上都需要反復(fù)測量，取平均值計算出AC 和 BC 代入公式內(nèi)計算n 并求不確定度。2、測水的折射率AAAAAA精品文檔你我共享具體測量步驟請學(xué)生們自己設(shè)法解決。3、記錄測量溫度和所用光波波長。注意事項1、實驗過程中一定

7、要仔細(xì)調(diào)節(jié)測量顯微鏡，以觀察到盡量清楚的像，這是本實驗的主要誤差來源。2、大多數(shù)液體的折射率隨溫度的改變而變化，不僅要標(biāo)明波長，而且還要標(biāo)明溫度。問題思考與討論1、實驗中所用計算折射率的公式是如何推導(dǎo)出來的？2、在開始測量之前為什么應(yīng)該先粗略地把要測量的各個位置的像先觀察一下?3、折射率的測量結(jié)果為什么要注明光的波長和室溫？4、使用顯微鏡應(yīng)注意什么問題？5、再考慮一種測固體和液體折射率的方法？數(shù)據(jù)記錄與處理1、測量玻璃的折射率（ 1）測量條件：溫度 t 25.0； Na 光照明， 5893A o； 0.1mm 測量顯微鏡；厚普通玻璃片。（ 2）數(shù)據(jù)記錄與處理表 1 測玻璃的折射率數(shù)據(jù)位置第 1

8、 次第 2 次第 3 次第 4 次第 5 次平均值A(chǔ) 點 /cm2.942.952.922.932.902.93B 點 /cm3.123.133.143.133.133.13C 點 /cm3.463.473.453.463.473.46AC/cm0.53BC/cm0.33AC0.531.606n0.33BC（ 3）不確定度計算方法計算直接測量量A 、B 、 C 的計算間接測量量AC 、 BC 的計算間接測量量n 的。2、測量水的折射率（ 1）測量條件：溫度 t 25.0； Na 光照明， 5893A o； 0.1mm 測量顯微鏡；自來水。（ 2）數(shù)據(jù)記錄與處理表 2 測水的折射率數(shù)據(jù)位置第 1

9、 次第 2 次第 3 次第 4 次第 5 次平均值A(chǔ) 點 /cm5.645.635.655.625.665.64B 點 /cm6.436.426.446.416.456.43C 點 /cm8.938.928.948.918.958.93AC/cm3.29BC/cm2.50AC3.29n1.316BC2.50（ 3）不確定度計算方法AAAAAA精品文檔你我共享計算直接測量量A 、B 、 C 的計算間接測量量AC 、 BC 的計算間接測量量n 的。實驗結(jié)果與結(jié)論在 25.0、 Na 光波長 5893A o 條件下，測量普通玻璃的折射率為1.61，自來水的折射率為1.32。 出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)

10、業(yè)未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費祎、董允等，此皆良實，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)?，性行淑均，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能 ”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也；親小人，遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。先帝在時，每與臣論此事，未嘗不嘆息痛恨于桓、靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年矣。先帝知臣謹(jǐn)慎，故臨崩寄臣以大事也。受命以來，夙夜憂嘆，恐托付不效，以傷先帝之明；故五月渡瀘，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，當(dāng)獎率三軍