阿貝折射儀測液體折射率

1、FUmeFnose羋蚅螇材料物理性能課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告膅專業(yè)班級：材料物理 08級1班莃姓名： 林作亮號： 08470101袀指導(dǎo)教師：王念艿蚆【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?蒆1.掌握用掠入射法測定物質(zhì)的折射率;袁2.學(xué)會阿貝折射儀的調(diào)整和使用方法;蠆3.測定酒精的折射率;莇芃【實(shí)驗(yàn)原理】膈當(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：腿 sin = n2 sin芄顯然，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)'進(jìn)入光疏媒質(zhì)“時，折射角八恒大于入射角，且八隨"的增大而增大，當(dāng)入射角&#

2、39;'''增大到某一數(shù)值"而使"時，貝U發(fā) 生全反射現(xiàn)象。入射角稱為臨界角。薇 圖11 4 光在兩種媒質(zhì)界面上圖11 5阿貝折射袇的反射和折射現(xiàn)象儀原理圖莆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。蒀假設(shè)入射光為單色光，圖中入射光線 AO （入射點(diǎn)0實(shí)際是在靠近E點(diǎn)處）的入 射角為最大，由于液層很薄，這個最大入射角

3、非常接近直角。設(shè)待測液體的折射率“ 小于折光棱鏡的折射率，則在待測液體與折光棱鏡界面上入射光線 A0和法線的夾 角近似宀，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。芁根據(jù)折射定律：八-：，即(11 1)膃可見臨界角"的大小取決于待測液體的折射率及折光棱鏡的折射率。袂當(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)折射定律得蝕'-S：(L/：'(11 2)莈根據(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，得芄W '-(113)羈將式11

4、 1、11 2、11 3聯(lián)立，解得U sin 卩J”； - sin2 fl + sin(11 4)襖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“。芆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-'O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

5、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RR'T'T。在RR'T'T面的右側(cè)有光，在RR'T'T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(diǎn)，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(jì)算，阿貝折 射儀對折射率的測量范圍是1.3000至1.7000。芃【實(shí)驗(yàn)儀器】蕿阿貝折射儀、待測酒精、蒸餾水、滴管（若干）。薅肅【實(shí)驗(yàn)步驟】蒂一、校準(zhǔn)儀器羈（一）用蒸餾水校準(zhǔn)蒞

6、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）。膄2用滴管將23滴蒸餾水滴入兩棱鏡中間，合上并鎖緊。薀3調(diào)節(jié)棱鏡轉(zhuǎn)動手輪2,使折射率讀數(shù)恰為1.3330。莈4從測量鏡筒中觀察黑白分界線是否與叉絲交點(diǎn)重合。若不重合，則調(diào)節(jié)刻 度調(diào)節(jié)螺絲，使叉絲交點(diǎn)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。肆二、測定酒精的折射率膆1 將進(jìn)光棱鏡和折光棱鏡擦干凈。袂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(bǔ)充）。螇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

7、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(diǎn)重合 為止。螆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。羃5 重復(fù)測量三次，求折射率的平均值肁【數(shù)據(jù)處理】蒀項(xiàng)目薆肅數(shù)袂平均值荿絕對誤差袃平均絕對誤差蝿測量結(jié)果據(jù)芇®蒁d J=l肇q =H -1 3蝕'7螈H 土 3莃羀次數(shù)羅1羂薈膈螂肁蚇2羋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?yàn)榘⒇愓凵鋬x是根據(jù)臨界角設(shè)計(jì)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

8、么實(shí)驗(yàn)測得的折射率和實(shí)際的折射率不一樣？答：因?yàn)閿?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 person

9、nelles; pasa des fins commerciales.to員bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ymm0ai6yHeHuac egoB u HHue肉go 員冶hbiUCnO 員 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxue 貝 ex.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 per