用阿貝折射計測透明介質(zhì)的折射率

1、用阿貝折射儀測透明介質(zhì)的折射率用阿貝折射儀測透明介質(zhì)的折射率濟南大學物理實驗中心濟南大學物理實驗中心 折射率是表征物質(zhì)光學特性的一個重要參數(shù)，折射率是表征物質(zhì)光學特性的一個重要參數(shù)，借助它可以了解物質(zhì)的光學性能、純度、濃度等。借助它可以了解物質(zhì)的光學性能、純度、濃度等。阿貝折射儀是最常用的測量物質(zhì)折射率的儀器，在阿貝折射儀是最常用的測量物質(zhì)折射率的儀器，在科學研究與石油、油脂、制藥、制漆、食品、制糖、科學研究與石油、油脂、制藥、制漆、食品、制糖、日用化工等行業(yè)中有著極其廣泛的應用。日用化工等行業(yè)中有著極其廣泛的應用。引言引言了解阿貝折射儀光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理。了解阿貝折射儀光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2、及其工作原理。學會使用阿貝折射儀的一般方法。學會使用阿貝折射儀的一般方法。測定幾種常見液體的折射率。測定幾種常見液體的折射率。實驗目的實驗目的u當光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，入射角會小于折射角。當光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，入射角會小于折射角。改變?nèi)肷浣强墒拐凵浣沁_到改變?nèi)肷浣强墒拐凵浣沁_到90，此時的入射角稱為臨界，此時的入射角稱為臨界角。阿貝折射儀測定折射率的工作即利用了測定臨界角的角。阿貝折射儀測定折射率的工作即利用了測定臨界角的原理如下圖示：原理如下圖示：N1實驗原理實驗原理當入射光自待測液體中以當入射光自待測液體中以90入射時，在折射棱入射時，在折射棱鏡中的折射角鏡中的折射角就是

3、臨界角就是臨界角c 。該光線再經(jīng)一次。該光線再經(jīng)一次折射后，進入望遠系統(tǒng)的出射角記為折射后，進入望遠系統(tǒng)的出射角記為i。當入射。當入射光以小于光以小于90的不同角度入射時，所有的出射角的不同角度入射時，所有的出射角都將大于都將大于i。于是望遠鏡中的視場被分為明暗兩。于是望遠鏡中的視場被分為明暗兩個部分，二者之間的分界線即為臨界角所對應的個部分，二者之間的分界線即為臨界角所對應的位置。記待測液體的折射率為位置。記待測液體的折射率為n1,折射棱鏡折射棱鏡ABCD的折射率為的折射率為n2，且有，且有n1n2。依折射定律有依折射定律有 122sin90sinsinsinnnni （1）實驗原理實驗原理

4、由平面幾何學可知由平面幾何學可知 則有則有代入代入(1)得得由由(2)得得 122sin()(sincoscossin )nnn2222222222222222222sinsin(1cos)sincossinsincosnininninin 實驗原理實驗原理將已知的棱鏡折射角將已知的棱鏡折射角 及棱鏡材料折射率及棱鏡材料折射率n2、測、測得的臨界角得的臨界角 i 的正弦值的正弦值sini，即可算得待測液體，即可算得待測液體的折射率的折射率n1。將此計算結(jié)果在分劃板上制成折射。將此計算結(jié)果在分劃板上制成折射率標尺，在測量時即可直接率標尺，在測量時即可直接 從分劃板上讀出測從分劃板上讀出測得的折射

5、率值得的折射率值。2sinsinin 2222222222222222222sinsin(1cos)sincossinsincosnininninin 實驗原理實驗原理鎖緊手輪鎖緊手輪折射率刻度折射率刻度調(diào)節(jié)手輪調(diào)節(jié)手輪色散調(diào)節(jié)色散調(diào)節(jié)手輪手輪進光棱進光棱鏡座鏡座目鏡目鏡恒溫器接恒溫器接頭頭阿貝折射儀阿貝折射儀實驗儀器實驗儀器鎖緊手輪鎖緊手輪望遠鏡視場望遠鏡視場采光棱鏡采光棱鏡讀數(shù)鏡視場讀數(shù)鏡視場采光棱鏡采光棱鏡阿貝折射儀阿貝折射儀實驗儀器實驗儀器1. 打開打開望遠鏡視場采光棱鏡擋板望遠鏡視場采光棱鏡擋板，調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)讀數(shù)鏡視讀數(shù)鏡視場采光棱鏡場采光棱鏡，使兩個望遠鏡視場明亮（如圖），使兩個望遠

6、鏡視場明亮（如圖） 。將此擋板轉(zhuǎn)將此擋板轉(zhuǎn)到此位置可到此位置可使望遠鏡視使望遠鏡視場明亮場明亮調(diào)節(jié)該棱鏡調(diào)節(jié)該棱鏡可使可使讀數(shù)讀數(shù)鏡視場明鏡視場明亮亮望遠鏡視場望遠鏡視場讀數(shù)鏡視場讀數(shù)鏡視場兩個明亮的視場兩個明亮的視場實驗步驟實驗步驟3. 轉(zhuǎn)動鎖緊手柄，把棱鏡組打開，用酒精將棱鏡轉(zhuǎn)動鎖緊手柄，把棱鏡組打開，用酒精將棱鏡表面擦洗干凈表面擦洗干凈 。2. 調(diào)節(jié)望遠鏡系統(tǒng)中的目鏡，看清分劃板上的調(diào)節(jié)望遠鏡系統(tǒng)中的目鏡，看清分劃板上的刻度線（刻度線（X型準線）。型準線）。 目鏡目鏡鎖緊手柄鎖緊手柄打開的棱打開的棱鏡表面鏡表面4. 將被測酒精用滴管注將被測酒精用滴管注入照明棱鏡的磨砂面上，入照明棱鏡的磨

7、砂面上，使之均勻鋪滿一層。使之均勻鋪滿一層。 5. 合上棱鏡，轉(zhuǎn)動棱鏡合上棱鏡，轉(zhuǎn)動棱鏡手輪使照明望遠鏡中見手輪使照明望遠鏡中見到到“半蔭視場半蔭視場”。 實驗步驟實驗步驟6. 轉(zhuǎn)動消色散棱鏡手輪直至能看到很清晰的暗區(qū)轉(zhuǎn)動消色散棱鏡手輪直至能看到很清晰的暗區(qū)邊緣為止，再調(diào)節(jié)手輪使暗區(qū)邊緣恰好與十字線邊緣為止，再調(diào)節(jié)手輪使暗區(qū)邊緣恰好與十字線叉絲重合，刻度盤上顯示的數(shù)值即為被測酒精的叉絲重合，刻度盤上顯示的數(shù)值即為被測酒精的折射率。折射率。 7. 按照以上步驟，測量自來水的折射率。按照以上步驟，測量自來水的折射率。8計算所測值的不確定度。計算所測值的不確定度。實驗步驟實驗步驟阿貝棱鏡質(zhì)地較軟，再利用滴管加液時，不能讓滴阿貝棱鏡質(zhì)地較軟，再利用滴管加液時，不能讓滴管碰到棱鏡面上，以免劃傷；并合棱鏡時，應防止管碰到棱鏡面上，以免劃傷；并合棱鏡時，應防止待測液層中存在有氣泡。待測液層中存在有氣泡。每次測量后，棱鏡表面必須用蒸餾水沖洗干凈，用每次測量后，棱鏡表面必須用蒸餾水沖洗干凈，用棉花擦鏡紙輕輕把水分吸干，擦凈。棉花擦鏡紙輕輕把水分吸干，擦凈。做完實驗后做完實驗后,整理儀器時別忘記填寫儀器設備使用整理儀器時別忘記填寫儀器設備使用記錄記錄注意事項注意事項n如果待測液體的折射率如果待測液體的折射率n大于