大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告之阿貝折射儀

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)分評(píng)分學(xué)院班級(jí)實(shí)驗(yàn)日期2017年6月6日實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)樓B413室實(shí)驗(yàn)名稱用阿貝折射儀測(cè)定液體的折射率組號(hào)第組【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.了解阿貝折射儀的原理，學(xué)會(huì)阿貝折射儀的調(diào)整和使用方法。2.掌握使用阿貝折射儀測(cè)定物質(zhì)折射率的方法。3.通過(guò)對(duì)葡萄糖溶液折射率的測(cè)定，確定其濃度。【實(shí)驗(yàn)器材】阿貝折射儀、待測(cè)液體、葡萄糖溶液（若干不同濃度值）、無(wú)水酒精、蒸餾水、鏡頭紙、滴管（三支）?！緦?shí)驗(yàn)原理】若待測(cè)物為透明濃體，一般用透射光即掠入射方法來(lái)測(cè)量其折射率nx。圖1阿貝折射儀中的阿貝棱鏡組由兩個(gè)直角角棱鏡(折射串率為n)組成，一個(gè)是進(jìn)光棱鏡，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均勻的擴(kuò)展面光源。另一個(gè)是折射棱鏡。待測(cè)液體(nx＜n)夾在兩棱鏡的弦面之間，形成薄膜。如圖1所示，光先射入進(jìn)光棱鏡，由其磨砂弦面A，B，產(chǎn)生漫射光穿過(guò)液層進(jìn)入折射棱鏡(圖中ABC)。因此到達(dá)液體和折射棱鏡的接觸面(AB面)上任意一點(diǎn)E的諸光線(如1，2，3等)具有各種不同的入射角，最大的入射角是90度。這種方向的入射稱為掠入射。對(duì)不同方向入射光中的某條光線，設(shè)它以入射角i射向AB面，經(jīng)棱鏡兩次折射后，從AC面以角出射，若，則由折射定律得（式1）（式2）其中α為AB面上的折射角，β為AC面上的入射角。由圖1得棱鏡頂角A與α角及β角的關(guān)系為則代入式1得（式3）由式2得即則代入式3得：從圖1可以看出，對(duì)于光線“1”，有i→90°，sini→1，→，則上式變?yōu)橐虼?，若折射棱鏡的折射率n、折射頂角95已知，只要測(cè)出出射角即可求出待測(cè)液體的折射率。若,這時(shí)出射光線與頂角A在AC面法線的同側(cè)，上式變?yōu)榘⒇愓凵鋬x是如何測(cè)量與光線“1”相對(duì)應(yīng)的出射角呢？由圖1可知，除光線“1”外，其它光線“2”、“3”等在AB面上的入射角皆小于90度。因此當(dāng)擴(kuò)展光源的光線從各個(gè)方向射向AB面時(shí)，凡入射角小于90度的光線，經(jīng)棱鏡折射后的出射角必大于角而偏折于“1’”的左側(cè)形成亮視場(chǎng)。而“1”的另一測(cè)因無(wú)光線而形成暗場(chǎng)。顯然，明暗視場(chǎng)的分界線就是掠入射光束“1”的出射方向(“1)。阿貝折射鏡標(biāo)出了與角對(duì)應(yīng)的折射率值，測(cè)量時(shí)只要使明暗分界線與望遠(yuǎn)鏡叉絲交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，就可從視場(chǎng)中折射率刻度讀出nx值?！緦?shí)驗(yàn)步驟】阿貝折射儀的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。一、校準(zhǔn)儀器儀器在測(cè)量前，先要進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時(shí)可用蒸餾水（nD20=1.33301、用蒸餾水校準(zhǔn)(1)將棱鏡鎖緊扳手12松開(kāi)，將棱鏡擦干凈（注意：用無(wú)水酒精或其他易揮發(fā)溶劑，以鏡頭紙擦干）。(2)用滴管將2～3滴蒸餾水滴入兩棱鏡中間，合上并鎖緊。(3)調(diào)節(jié)棱鏡轉(zhuǎn)動(dòng)手輪2，使折射率讀數(shù)恰為1.3330。(4)從測(cè)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9，使叉絲交點(diǎn)準(zhǔn)確地和分界線重合，若視場(chǎng)出現(xiàn)色散，可調(diào)節(jié)阿米西棱鏡手輪10至色散消失。2、用標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊校準(zhǔn)(1)松開(kāi)棱鏡鎖緊扳手，將進(jìn)光棱鏡拉開(kāi)。(2)在玻璃塊的拋光底面上滴溴化萘（高折射率液體），把它貼在折光棱鏡的DE面上，玻璃塊的拋光側(cè)面應(yīng)向上，以接受光線，使測(cè)量鏡筒視場(chǎng)明亮。(3)調(diào)節(jié)手輪2，使折射率讀數(shù)恰為標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊已知的折射率值。(4)從測(cè)量鏡筒中觀察，若分界線不與叉絲交點(diǎn)重合則調(diào)節(jié)螺絲9使它們重合。若有色散，則調(diào)節(jié)手輪10消除色散。二、測(cè)定某液體的折射率1、將進(jìn)光棱鏡和折光棱鏡擦干凈。2、滴2～3滴待測(cè)液體在進(jìn)光棱鏡的磨砂面上，并鎖緊。（若溶液易揮發(fā)，在棱鏡組側(cè)面的一個(gè)小孔內(nèi)加以補(bǔ)充）3、旋轉(zhuǎn)手輪2，在測(cè)量鏡筒中將觀察到黑白分界線在上下移動(dòng)（若有彩色，則轉(zhuǎn)動(dòng)手輪10消除色散，使分界線黑白分明），至視場(chǎng)中黑白分界線與叉絲交點(diǎn)重合為止。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(cè)液體的折射率n，井記錄。5、重復(fù)測(cè)量三次，求折射率的平均值。6、記錄室溫。注：若需要測(cè)量在不同溫度時(shí)液體的折射率，可將溫度計(jì)旋入插座內(nèi)，接上恒溫器，并調(diào)節(jié)到所需的溫度，待穩(wěn)定后，按上述步驟進(jìn)行測(cè)量。三、測(cè)葡萄糖溶液的折射率n和濃度c，并作n－c曲線。實(shí)驗(yàn)步驟與“二”同，換上不同濃度的葡萄糖溶液，測(cè)8～10組對(duì)應(yīng)的n、c（值，然后以c為橫坐標(biāo)、n為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出葡萄糖溶液的n－c關(guān)系曲線?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】一、測(cè)定某液體的折射率分度值：____實(shí)驗(yàn)溫度：t=____℃項(xiàng)目

次數(shù)平均值絕對(duì)誤差平均絕對(duì)誤差測(cè)量結(jié)果1

2

3

二、測(cè)葡萄糖溶液的折射率及濃度，作n-c曲線。待測(cè)量次數(shù)nc123456789【原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)粘貼處】【思考題】能否用阿貝折射儀來(lái)測(cè)折射率大于折光棱鏡折射率的液體？為什么？不能，因?yàn)榘⒇愓凵鋬x是根據(jù)臨界角設(shè)計(jì)的。倘若改變折射率的條件，即把棱鏡看作光疏介質(zhì)，則不能形成明區(qū)和暗區(qū)，只能看到明區(qū)。為什么用標(biāo)準(zhǔn)玻璃塊校準(zhǔn)時(shí)要滴一滴高折射率液體？因?yàn)椴ＡУ恼凵渎时瓤諝獯?滴一滴高折射率的液體,從玻璃中透出來(lái)的光會(huì)有一個(gè)比較小的折射角進(jìn)入液體,而液體的表面是球形的,從液體透出的光不會(huì)再產(chǎn)生折射角,人的反應(yīng)是進(jìn)入眼球的光,這樣減小了因空氣和玻璃折射率差異大而產(chǎn)生的折射角,故視覺(jué)誤差就會(huì)減小。（折射率液在本實(shí)驗(yàn)中主要用于對(duì)阿貝折射儀進(jìn)