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 ：王殿生實驗 5 16 固體與液體折射率的測定(一)教學基本要求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構和使用方法，主要包括讀數方法和調焦方法。3. 學會利用合適標志正確調焦在液體上下表面的方法。4. 介紹物質折射率與光波波長、溫度等因素有關的概念。(二)講課提綱1實驗簡介 折射率是透明物質的一個重要的物理參數，它反映了物質的基本光學性質。物質的折射率不但與它的分 子結構和光線的波長有關，而且與物質的密度、溫度、壓力等因素有關。實際工作中有時也需要通過測量折 射率來反求物質

2、的密度、濃度等。實驗所用儀器主要是測量顯微鏡，使用顯微鏡準確確定待測位置，通過顯微鏡上的讀數機構進行定量測 量。測量折射率的基本方法是利用光的折射原理。實驗主要目的是學會一種測量物質折射率的方法。2測量與數據處理要求(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，先將微調調到最下端，調節(jié)鏡筒看清第一片上的A 點讀數，此后不能再調節(jié)鏡筒焦距，放上第二片向上調節(jié)微調看清B點讀數，繼續(xù)向上調節(jié)微調看清 C點讀數，完成一次測量；然后 C-B-A 倒序測量。如此反

3、復，測量 5 次。)( 3 )列表記錄數據，表格規(guī)范，不能使用鉛筆記錄數據。(4) 測量數據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。(5) 充分熟悉測量顯微鏡的功能，注意實驗過程中調節(jié)技巧和讀數放大鏡的使用。( 6 )先想后做，邊做邊想，邊想邊做，動腦和動手相互結合，相互促進。( 7)數據處理時，計算折射率不確定度，表示實驗結果。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）實驗報告固體與液體折射率的測定實驗516教學目的1 學習測量顯微鏡的原理和

4、使用方法。2 進一步學習根據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、設計思想及實現(xiàn)方法當光線射到兩種介質的界面時，一部分反射，一部分折射，如圖所示，根據折射定律有:sin rni21式中ni和g分別為第一和第二介質的絕對折射率，而對光密介質底部一物體A來說，它發(fā)出的光線經界面而折射，由于空氣是光疏介質，因而折射線遠離法線，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及厶DCB可得:C Dsin i tgi =ACsin tg代入上面公式可得出空氣對介質的相對折射率,sin i B C2

5、1sin ACsin i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。因介質對空氣的折射率n為n21的倒數，故可得ACn 二BC物質的折射率隨光波波長而改變（此現(xiàn)象叫色散）。因此，實驗時應當用單色光來進行測量。通常用對鈉黃光= 589.3nm的折射率來標明介質的特性。大多數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明波長，而且還要標明溫度。3儀器用具測量顯微鏡，鈉光燈，薄玻璃片，待測厚玻璃片，小燒杯，粉末或紙片等。玻璃片4圖1實驗儀器概貌實驗內容1、測玻璃的折射率（1）把涂有綠漆作為標記的薄玻璃片放在顯微鏡的載物臺上，用鈉光燈

6、把它照亮，并把顯微鏡調焦于綠 漆線上，記之為 A的坐標。（2） 把待測的厚玻璃板放在薄玻璃上，再用顯微鏡對綠漆標記調焦記之為B的坐標。（3） 在厚玻璃表面上做標記，對其調焦記之為C的坐標。以上都需要反復測量，取平均值計算出AC和BC代入公式內計算n并求不確定度。2、測水的折射率具體測量步驟請學生們自己設法解決。3、記錄測量溫度和所用光波波長。注意事項1、實驗過程中一定要仔細調節(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、大多數液體的折射率隨溫度的改變而變化，不僅要標明波長，而且還要標明溫度。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出來的？2、 在開始測量之前為

7、什么應該先粗略地把要測量的各個位置的像先觀察一下？3、折射率的測量結果為什么要注明光的波長和室溫？4、使用顯微鏡應注意什么問題？5、再考慮一種測固體和液體折射率的方法？數據記錄與處理1、測量玻璃的折射率（1 ）測量條件：溫度t = 25.0C； Na光照明，入=5893A° 0.1mm測量顯微鏡；厚普通玻璃片。(2 )數據記錄與處理表1測玻璃的折射率數據位置第1次第2次第3次第4次第5次平均值A 點 /cm2.942.952.922.932.902.93B 點 /cm3.123.133.143.133.133.13C 點 /cm3.463.473.453.463.473.46AC/c

8、m0.53BC/cm0.33AC 0.53 n1.606BC 0.33(3) 不確定度計算方法計算直接測量量 A、B、C的t計算間接測量量 AC、BC的t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 = 25.0C； Na光照明，入=5893A0; 0.1mm測量顯微鏡；自來水。(2 )數據記錄與處理表2測水的折射率數據位置第1次第2次第3次第4次第5次平均值A 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/cm2.50AC 3.2