液體折射率的測量

液體折射率的測量第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六用分光儀測液體折射率1、掌握用掠入法測定液體折射率。2、進一步研究學習顯微鏡、分光計等儀器的使用。一、實驗目的第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六二、實驗儀器分光儀鈉光燈直角棱鏡(兩塊)毛玻璃與待測液體第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六三、實驗原理1.光從一種介質進入另一種介質時，其入射角i的正弦跟折射角r

的正弦之比，被定義為光從介質1進入介質2時的相對折射率，即

n12=sini/sinr

（1）介質相對于真空的折射率叫做介質的絕對折射率。若以n1、n2分別表示介質1和介質2絕對折射率，則介質2相對介質1的折射率n12=n2/n1第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六2.如果介質1是空氣，由于空氣的絕對折射率僅為1.00028（20℃時），所以可以近似的將空氣的相對折射率看為1。為了測出待測液體的折射率，先測量三棱鏡的折射率然后再間接測量待測液體的折射率第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六由折射率的定義可以知道：sini1=nsini2nsini3=sini3又由幾何關系可以知道，從以上三式消去和得

折射率的計算簡化為公式：第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六3.液體折射率同樣使用極限法測量。在折射率和頂角都已知的棱鏡面上，涂一層待測液體，再用另一個棱鏡或毛玻璃片將液體夾住，從擴展光源射出來的光經過液層進入棱鏡再折射其中一部分光線在通過液體時，傳播方向平行于液體與棱鏡的交界面（如圖－2所示），即掠入射于設液體的折射率為，三棱鏡的折射率為，若有，則有如下關系：此式為用直角棱鏡測出的液體的折射率第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六四、實驗步驟1.調節(jié)分光計并測量三棱鏡的頂角。2.測極限角。3.測液體折射率在洗凈的棱鏡面滴一、二滴蒸餾水，再貼上一片毛玻璃，使水形成均勻薄膜（液體不宜過多，以免弄濕分光計，毛玻璃片和棱鏡之間的液層要均勻，不能有氣泡）。調節(jié)望遠鏡和光源的位置，測i

，重復五次。第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六實驗思路：用劈尖干涉對比法測液體折射率。即在不改變劈尖膜的條件下,同時測得空氣膜和液體膜的干涉條紋寬度

,從而可方便地求出液體的折射率。實驗儀器：讀數(shù)顯微鏡，自制劈尖（用了折射率為1.56~1.60玻璃片），鈉光燈（589.0nm），待測液體（蒸餾水），細絲，滴管第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六實驗原理當光近乎垂直的照射到折射率為n,且劈角θ很小的透明劈尖上時,在整個視場內光線的入射角可視為不變的常數(shù),則反射光在相遇點的相位差只決定于產生該反射的薄膜厚度.薄膜上厚度相同的地方反射光所產生的光程差相同,因此,等厚干涉條紋的形狀是薄膜上等厚度點的軌跡。在劈尖的干涉中,干涉圖樣是平行于交棱的一組明暗相間、等寬、等間距的直條紋.第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六利用劈尖的干涉現(xiàn)象可測量液體的折射率.如圖1所示,在A、B兩塊平板玻璃間滴入幾滴液體,并在平板玻璃的一端夾入一直絲,使兩塊平板玻璃間形成角度很小的液體膜,當波長為λ的單色光垂直照射到玻璃板上時,由液體膜上、下表面反射光的光程差以及干涉的極亮條件由下式決定：△=2n液h+λ/2=kλ,k=1,2,3……第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六△=2n液h+λ/2=kλk=1,2,3……式中,h為某一極大值（亮紋）所在處的液體膜厚度,k為干涉級次.若第k級和第k+1級干涉條紋所在處的膜的厚度分別為h1和h2,則有:第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六兩相鄰條紋所在處的厚度差為：設條紋間距為Δx,則由上式可知,A、B板間的夾角第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六同理：只需保證θ不變，n空=1，將兩式相除化簡即可得：第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六要想保證θ不變：把另一片光學玻璃壓到滴水的光學玻璃上,則兩塊光學玻璃間形成了液體膜.將載有液體的劈尖放到顯微鏡的載物臺上,調節(jié)手輪,使顯微鏡由低向高緩慢移動,直至在目鏡中看到清晰的干涉條紋為止.由于液體膜壓得不會很均勻,故在視場中的某個地方會出現(xiàn)一小塊空氣膜,其干涉花樣如圖2所示.在同一劈尖膜的條件下,可利用視場中的干涉現(xiàn)象,分別測出液體膜的干涉條紋寬度Δx液和空氣膜的干涉條紋寬度Δx空。（即只需一次實驗就可測出Δx液和Δx空，θ必然相等）第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六實驗的可取之處：1、采用了兩種不