阿貝折射儀測(cè)液體折射率

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1、材料物理性能課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)班級(jí)：材料物理08級(jí)1班姓名：林作亮學(xué)號(hào)：08470101指導(dǎo)教師：王念【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.?掌握用掠入射法測(cè)定物質(zhì)的折射率；2.?學(xué)會(huì)阿貝折射儀的調(diào)整和使用方法；3.?測(cè)定酒精的折射率；【實(shí)驗(yàn)原理】當(dāng)光從一種媒質(zhì)進(jìn)入到另一種媒質(zhì)時(shí)，在兩種媒質(zhì)的分界面上，會(huì)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：顯然，若，則。其中絕對(duì)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(shí)，折射角恒大于入射角，且隨的增大而增大，當(dāng)入射角增大到某一數(shù)值而使時(shí)，則發(fā)生全反射現(xiàn)象。入射角稱為

2、臨界角。圖11－4光在兩種媒質(zhì)界面上的反射和折射現(xiàn)象圖11－5阿貝折射儀原理圖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(cè)液體，如圖11－5a所示。進(jìn)光棱鏡的一個(gè)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(gè)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。假設(shè)入射光為單色光，圖中入射光線AO（入射點(diǎn)O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(gè)最大入射角非常接近直角。設(shè)待測(cè)液體的折射率小于折光棱鏡的折射率，則在待測(cè)液體與折光棱

3、鏡界面上入射光線AO和法線的夾角近似，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。根據(jù)折射定律：，即（11－1）可見(jiàn)臨界角的大小取決于待測(cè)液體的折射率及折光棱鏡的折射率。當(dāng)OR光線射出折射棱鏡進(jìn)入空氣（其折射率）時(shí)，又要發(fā)生一次折射，設(shè)此時(shí)的入射角為，折射角為（或稱出射角），則根據(jù)折射定律得（11－2）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（11－3）將式11－1、11－2、11－3聯(lián)立，解得（11－4）式中棱鏡的棱角和折射率均為定值，因此用阿貝折射儀測(cè)出角后，就可算出液體的折射率

4、。在所有入射到折射棱鏡DE面的入射光線中，光線AO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。由此可見(jiàn)，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(jiàn)圖11－5a。必須指出圖11－5a所示的只是棱鏡的一個(gè)縱截面，若考慮折射棱鏡整體，光線在整個(gè)折射棱鏡中傳播的情況，就會(huì)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(wú)光，這分界面與棱鏡頂面的法線成角，當(dāng)轉(zhuǎn)

5、動(dòng)棱鏡角后，使明暗分界面通過(guò)望遠(yuǎn)鏡中十字線的交點(diǎn)，這時(shí)從望遠(yuǎn)鏡中可看到半明半暗的視場(chǎng)，如圖11－5c所示。因在阿貝折射儀中直接刻出了與角所對(duì)應(yīng)的折射率，所以使用時(shí)可從儀器上直接讀數(shù)而無(wú)需計(jì)算，阿貝折射儀對(duì)折射率的測(cè)量范圍是1.3000至1.7000?！緦?shí)驗(yàn)儀器】阿貝折射儀、待測(cè)酒精、蒸餾水、滴管(若干)?！緦?shí)驗(yàn)步驟】一、校準(zhǔn)儀器（一）用蒸餾水校準(zhǔn)1．將棱鏡鎖緊板手松開(kāi)，將棱鏡擦干凈（注意：用無(wú)水酒精或其他易揮發(fā)溶劑，用鏡頭紙擦干）。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1.3

6、330。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，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)阿米西棱鏡手輪至色散消失。二、測(cè)定酒精的折射率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)，須在棱鏡組側(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

7、待測(cè)液體的折射率,并記錄。5．重復(fù)測(cè)量三次，求折射率的平均值【數(shù)據(jù)處理】項(xiàng)目?數(shù)據(jù)?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??【誤差分析】1．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？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)，則不能形成明區(qū)和暗區(qū)，你只能看到明區(qū)2為什么實(shí)驗(yàn)測(cè)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(shí)候也存在絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。