實(shí)驗(yàn)七最小偏向角法測(cè)棱鏡的折射率

1、i實(shí)驗(yàn)七 最小偏向角法測(cè)棱鏡的折射率實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1) 了解分光計(jì)的結(jié)構(gòu)、作用和工作原理；(2) 掌握分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求和調(diào)節(jié)方法；(3) 在分光計(jì)上用最小偏向角法測(cè)定三棱鏡的折射率. 實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)，玻璃三棱鏡，平面反射鏡，鈉光燈源.實(shí)驗(yàn)原理：將待測(cè)的光學(xué)玻璃制成三棱鏡，可用最小偏向角法測(cè)其折射率n測(cè)量原理見(jiàn)圖1,光線a代表一束單色平行光，以入射角i i投射到棱鏡的 AB面上，經(jīng)棱鏡兩次折射后以i4角從另一面 AC射出來(lái)，成為光線 t .經(jīng)棱鏡兩次折射，光線傳播方向總的變化可用入射光線a和出射光線t延長(zhǎng)線的夾角3來(lái)表示，3稱為偏向角.由圖1可知3= (i i i 2) + (i 4 i 3)

2、= i i + i 4A.此式表明，對(duì)于給定棱鏡 ,其頂角A和折射率n已定，則偏向角3隨入射角i i而變，3是i i的函數(shù). 用微商計(jì)算可以證明，當(dāng)ii = i4或i 2 = i 3時(shí)，即入射光線 a和出射光線t對(duì)稱地“站在”棱鏡兩旁時(shí)，偏向角有最小值，稱為最小偏向角，用3 m表示.此時(shí)，有 i 2= A/2 , i i = (A+ 3 m)/2 ,“ A 、m sn -門2n廠sn -2用分光計(jì)測(cè)出棱鏡的頂角 A和最小偏向角3 m ,由上式可求得棱鏡的折射率n.圖I 實(shí)驗(yàn)裝置：分光計(jì)是用來(lái)準(zhǔn)確測(cè)量角度的儀器、分光計(jì)的結(jié)構(gòu)利用分光計(jì)測(cè)量光線的偏折角，實(shí)際上是確定光線的傳播方向.只有平行光才具有

3、確定的方向，調(diào)焦 于無(wú)窮遠(yuǎn)的望遠(yuǎn)鏡可以判定平行光的傳播方向.因此，分光計(jì)由平行光管、望遠(yuǎn)鏡、載物臺(tái)、角度刻度盤和三腳底座五個(gè)主要部分構(gòu)成.圖2是它的全貌.#1 -狹縫裝置；2-狹縫裝置鎖緊螺釘；3-平行光管部件；4-制動(dòng)架（二）；5-載物臺(tái)；6-載物臺(tái)條平 螺釘；7-載物臺(tái)鎖緊螺釘；8-望遠(yuǎn)鏡部件；9-目鏡鎖緊螺釘；10-阿貝式自準(zhǔn)值目鏡；11-目鏡視度調(diào)節(jié)手輪；12 -望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘；13 -望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)鎖釘；14 -支臂；15 -望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘；16 -刻度盤止動(dòng)螺釘；17 -底座；18 -望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘；19-平行光管準(zhǔn)直鏡；20 -壓片；21 -度 盤；22 -游標(biāo)盤；2

4、3 -立柱；24 -游標(biāo)盤微調(diào)螺釘；25 -游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘；26 -平行光管光軸水平調(diào)節(jié)螺 釘；27 -平行光管高低調(diào)節(jié)螺釘；28 -狹縫寬度調(diào)節(jié)手輪. 三腳底座它是整個(gè)分光計(jì)的底座，底座中心有沿鉛直方向的轉(zhuǎn)軸套，望遠(yuǎn)鏡和刻度盤可繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng) 平行光管它的作用是產(chǎn)生平行光平行光管通過(guò)立柱固定在儀器底座上管的一端裝有一個(gè)消色差的復(fù)合透鏡（物鏡），另一端是裝有狹縫的可伸縮套管，調(diào)節(jié)手輪可改變狹縫的寬度.若用光源照亮狹縫，調(diào)節(jié)狹逢裝置鎖緊螺釘可以使狹縫套管前后移動(dòng)，以改變狹縫和物鏡間的距離，使狹縫恰好落在物鏡的前焦平面上以產(chǎn)生平行光，管下方的平行光管高低調(diào)節(jié)螺釘用來(lái)調(diào)節(jié)管的傾度，使平行光管的光軸與儀器

5、轉(zhuǎn)軸垂直平行光管水平調(diào)節(jié)螺釘用來(lái)微調(diào)左右 望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3,它由目鏡、物鏡、分劃板（叉絲）、平面反射鏡、光源組成.為了調(diào)節(jié)和測(cè)量， 物鏡和目鏡間裝有一分劃板 （分劃板的尺寸見(jiàn)圖4），分劃板固定在筒 B上，目鏡C裝在筒B里，通過(guò)調(diào)節(jié) 目鏡調(diào)節(jié)手輪可沿筒 B前后移動(dòng)，以改變目鏡與分劃板之間的距離，適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)者眼睛的差異，使分劃 板調(diào)到能使實(shí)驗(yàn)者看的最清楚為原則物鏡固定在筒A的另一頂端，它是消色差的符合正透鏡，調(diào)節(jié)目鏡鎖緊螺釘，可使筒 B沿筒A滑動(dòng)，以改變分劃板與物鏡的距離，使分劃板能調(diào)到物鏡的后焦面上.當(dāng)物鏡和目鏡的焦平面與分劃重合時(shí)，從目鏡中可同時(shí)觀察到分劃板和它的反射像，且無(wú)視差（無(wú)重影）此

6、時(shí)望 遠(yuǎn)鏡適合于觀察無(wú)窮遠(yuǎn)處。1-小三棱鏡；2 -場(chǎng)鏡；3-接目鏡；4-反射鏡；1 -透光小十字（黑色）;5-物鏡；6-筒A; 7 -分劃板；8 -筒B；2 -小十字的像（綠色）9-阿貝目鏡C目鏡是由場(chǎng)鏡和接目鏡組成. 圖3. 4是阿貝目鏡，在目鏡和分劃板間裝了一個(gè)小三棱鏡. 綠色光經(jīng)小 三棱鏡反射將分劃板照亮，由目鏡望去，分劃板被照亮部分是一綠色小方塊（視場(chǎng)下方 ），綠色方塊中的透光部分是一黑色小十字 （ 以下簡(jiǎn)稱小十字 ）望遠(yuǎn)鏡下方的望遠(yuǎn)鏡光軸高低調(diào)節(jié)螺釘是用來(lái)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的縱向傾度，使鏡筒的光軸垂直于儀器轉(zhuǎn) 軸望遠(yuǎn)鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺釘是用來(lái)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的橫向傾度望遠(yuǎn)鏡可通過(guò)望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘固定在

7、儀器轉(zhuǎn) 軸上，這時(shí)可通過(guò)望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺釘微調(diào)，將望遠(yuǎn)鏡止動(dòng)螺釘放松，望遠(yuǎn)鏡可繞儀器的轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng) 載物臺(tái) 它是一個(gè)用以放置被測(cè)對(duì)象或光學(xué)元件的小平臺(tái)它可繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)和沿儀器轉(zhuǎn)軸升 降, 并可通過(guò)載物臺(tái)鎖緊螺釘把它固定在任一高度上平臺(tái)下有三個(gè)調(diào)平螺絲用以改變平臺(tái)對(duì)儀器轉(zhuǎn)軸的傾度 臺(tái)上有一壓片用來(lái)固定待測(cè)物體 . 角度刻度盤與讀法 刻度盤有內(nèi)、外兩層外層通過(guò)轉(zhuǎn)座與度盤止動(dòng)螺釘和望遠(yuǎn)鏡相連, 能隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)層盤上相隔1 80處有兩個(gè)角游標(biāo)，當(dāng)把游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘旋緊時(shí)，內(nèi)盤與儀器轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置被固定，放松時(shí)，內(nèi)盤可繞儀器轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)內(nèi)盤固定，望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可從外盤上讀出望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)角.刻度圓盤分為

8、360 ，最小分度為 0.5 ，即30小于0.5 則讀游表盤， 游標(biāo)盤被等分為30 格，最小分格值為 1。角度的讀法以角游標(biāo)的零線為準(zhǔn)，從外盤上找到與游標(biāo)零線相對(duì)應(yīng)的地方，讀出 “度”數(shù)，再找到游標(biāo)上與外盤刻線剛好重合的刻線，讀出“分”數(shù) .二、分光計(jì)的調(diào)整 在進(jìn)行精確測(cè)量前，必須經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)節(jié)，使分光計(jì)達(dá)到下述狀態(tài)：使平行光管發(fā)出平行光，望遠(yuǎn)鏡接 受平行光 （即聚焦無(wú)窮遠(yuǎn) ）； 平行光管和望遠(yuǎn)鏡的光軸 （ 望遠(yuǎn)鏡光軸此處是指分劃板中心十字交點(diǎn)與物鏡光 心的連 線） 與分光計(jì)的轉(zhuǎn)軸垂直 .1 、目測(cè)粗調(diào) ：調(diào)節(jié)前應(yīng)先進(jìn)行粗調(diào)，即用眼睛估測(cè)，把望遠(yuǎn)鏡光軸、平行光管光軸和載物臺(tái)面盡量 調(diào)成水平 ,

9、且大致垂直于分光計(jì)中心軸，然后再對(duì)各部分細(xì)調(diào) .2、用自準(zhǔn)法（ P.160 ）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)處 點(diǎn)亮小燈 ,調(diào)節(jié)目鏡與叉絲間的距離 （慢轉(zhuǎn)目鏡鏡頭 ）,看清叉絲 . 將一平面反射鏡垂直放在載物臺(tái)上 ，并且使平面鏡的鏡面與載物臺(tái)下三個(gè)調(diào)平螺絲 bi, b2和b3中的任意兩個(gè)（如bi, b2）的連線垂直（通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)螺絲可以改變平面鏡對(duì)望遠(yuǎn)鏡的傾度）.緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，從側(cè)面觀察，使得從望遠(yuǎn)鏡射出的光能被鏡面反射回望遠(yuǎn)鏡中 . 從望遠(yuǎn)鏡中觀察 ， 并緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái) ，找到從平面鏡中反射回來(lái)的叉絲光斑后 ，調(diào)節(jié)叉絲與物鏡間 距（須松開(kāi)上方小螺絲 ）， 使從目鏡中能看清叉絲的反射像 ，且削除視

10、差 . 此時(shí)，小十字 （即分劃板）已處于物 鏡焦平面上即望遠(yuǎn)鏡已聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn) ，用目鏡鎖緊螺釘固定好套筒 .3、用各半調(diào)法（即漸進(jìn)法）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)中心軸垂直借助平面鏡調(diào)節(jié) ， 如果轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái) 180前后，平面鏡的兩個(gè)面反射回來(lái)的小十字像均與分劃板上方黑 十字重合，則說(shuō)明載物臺(tái)繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn) 180前后，望遠(yuǎn)鏡光軸均垂直于平面鏡，且平面鏡平行于儀器轉(zhuǎn) 軸， 因而望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于分光計(jì)中心軸 .具體調(diào)節(jié)方法是：在上一步已看見(jiàn)反射的小十字像的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使平面鏡繞分光計(jì)中心軸轉(zhuǎn)180 ,如果仍能看到反射回來(lái)的小十字像，則可細(xì)調(diào)使小十字像與分劃板上方黑十字重合否則，應(yīng)重新進(jìn)行粗調(diào)，直至

11、載物臺(tái)繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)180前后均能看見(jiàn)平面鏡反射回來(lái)的像，再進(jìn)行細(xì)調(diào)細(xì)調(diào)采用漸進(jìn)法，即先調(diào)望遠(yuǎn)鏡下的光軸高低調(diào)節(jié)螺釘，使小十字像與分劃板上方黑十字的上下距離移近一半，再調(diào)小平臺(tái)下的 兩個(gè)螺絲（調(diào)該螺絲能夠改變平面鏡傾度）bi , b2 （b3不動(dòng)），使它們重合，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)180,再照以上方法調(diào)節(jié)，反復(fù)多次，必可使載物臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)180前后，平面鏡的兩個(gè)面反射回來(lái)的小十字像均與分劃板上方黑十字重合此時(shí)望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直4、調(diào)整載物臺(tái)面與分光計(jì)中心軸垂直固定好望遠(yuǎn)鏡，把平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)90角，再調(diào)小平臺(tái)下的 另一螺絲（b3）,用各半調(diào)法使像與叉絲重合， 則載物臺(tái)面與分光計(jì)中心軸垂直。5、調(diào)節(jié)平行光管與望遠(yuǎn)

12、鏡光軸平行 取走平面鏡，將一調(diào)好的望遠(yuǎn)鏡正對(duì)著平行光管，打開(kāi)光源，照亮狹逢。 打開(kāi)狹縫，從望遠(yuǎn)鏡中觀察，同時(shí)調(diào)節(jié)狹縫與平行光管間的距離，直到從望遠(yuǎn)鏡中能看到清晰的狹縫像，且狹縫像與分劃板之間無(wú)視差，這時(shí)平行光管產(chǎn)生的就是平行光。 調(diào)節(jié)平行光管的傾斜度，使（豎直）狹縫中點(diǎn)與叉絲交點(diǎn)相重合。調(diào)節(jié)方法是：先使垂直的狹縫像經(jīng)過(guò)分劃板中心黑十字的交點(diǎn)；然后使狹縫轉(zhuǎn)90。，如果（水平）狹縫像仍通過(guò)分劃板中心黑十字的交點(diǎn)，即表明平行光管光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸平行，否則應(yīng)調(diào)節(jié)平行光管下方螺釘達(dá)到此目的。至此，望遠(yuǎn)鏡、平行光管均已調(diào)好，在以后的測(cè)量中，不得破壞此狀態(tài)，否則前功盡棄，需要重新調(diào)節(jié)。三、測(cè)定最小偏向角 S

13、m在前面調(diào)好分光計(jì)的基礎(chǔ)上，把三棱鏡放在載物臺(tái)上，測(cè)定棱鏡對(duì)鈉光（入=589. 3nm）的最小偏向角S m.觀察光譜線用鈉光燈照亮平行光管狹縫，松開(kāi)游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)使棱鏡處在圖7所示位置先用眼睛沿棱鏡出射光方向?qū)ふ依忡R折射后的狹縫像，找到后再將望遠(yuǎn)鏡移到眼睛所在方位，此時(shí)在望遠(yuǎn)鏡能夠中 就能看到鈉光譜線.圖7觀察偏向角的變化稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，以改變?nèi)肷浣?，觀察鈉譜線往偏向角增大還是減小的方向移動(dòng).慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，使鈉譜線朝偏向角減小的方向移動(dòng)，并要轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡跟蹤鈉譜線，直到載物臺(tái)沿著同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，該譜線不再向前移動(dòng)卻反而向相反的方向移動(dòng)（即偏向角反而變大為止）.這個(gè)鈉譜線反向移動(dòng)的轉(zhuǎn)折

14、位置就是棱鏡對(duì)鈉譜線的最小偏向角位置。測(cè)量出射光的方位 0 1, 0 1（出射光的角坐標(biāo)）將望遠(yuǎn)鏡中分劃板中心十字的交點(diǎn)固定在這一最小偏向角位置上（對(duì)準(zhǔn)鈉譜線），用游標(biāo)盤止動(dòng)螺釘固定游標(biāo)盤，并微調(diào)載物臺(tái)，使棱鏡作微小轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)確找出鈉譜線反向移動(dòng)的確切位置，固定載物臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng) 望遠(yuǎn)鏡，使分劃板中心十字交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)鈉譜線，記下游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù)0 1, 0 i（出射光方位）.測(cè)量入射光的方位0 2, 0 2 （入射光的角坐標(biāo)）移去三棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)著入射平行光，使分劃板中心十字交點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)平行光管的狹縫像，記下游標(biāo)1和游標(biāo)2的讀數(shù)0 2, 0 2 （入射光方位）.重復(fù)步驟（2）、（3）、（4），測(cè)量3次

15、，數(shù)據(jù)記錄表格見(jiàn)下表，求S m的平均值-m，由公式sn計(jì)算n.sn表：最小偏向角測(cè)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)游標(biāo)1讀數(shù)游標(biāo)2讀數(shù)冠m _m*20 1（出射光坐標(biāo)）0 2 （入射光坐標(biāo)）S m= 0 1 0 20 1 （出射光坐標(biāo)）0 2 （入射光坐標(biāo)）s m =0 1 0 2123平均值四、測(cè)定棱鏡的頂角方法1:將三棱鏡放在載物臺(tái)上，并使棱鏡頂角對(duì)準(zhǔn)平行光管，則平行光管射出的光束照在棱鏡的兩個(gè)折射面上。從棱鏡左面反射的光可將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至A處觀測(cè)，用望遠(yuǎn)鏡微調(diào)螺絲使叉絲對(duì)準(zhǔn)狹縫，此時(shí)從兩個(gè)游標(biāo)可讀出角度為和;再將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)至E處觀測(cè)從棱鏡右面反射的光，又可從兩個(gè)游標(biāo)讀出角度為；：2 和；：2。則頂角為：=-=1

16、- ；： - 2 _ 1實(shí)驗(yàn)步驟1調(diào)節(jié)分光計(jì)用自準(zhǔn)法調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn);用各半調(diào)法（即漸進(jìn)法）調(diào)整望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)中心軸垂直;用各半調(diào)法調(diào)整載物臺(tái)面與分光計(jì)中心軸垂直；調(diào)節(jié)平行光管產(chǎn)生平行光；使平行光管光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直.2測(cè)定最小偏向角S m3*測(cè)三棱鏡的頂角A思考題(1)在測(cè)量前，分光計(jì)必須調(diào)到怎樣的狀態(tài)？如何實(shí)現(xiàn)？在調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡廣州與儀器中心軸垂直時(shí)，小平面鏡應(yīng)如何放置在載物臺(tái)上？為什么？(3) 在已調(diào)好望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直后，擰載物臺(tái)下的螺絲，會(huì)不會(huì)破壞這種垂直性？為什么？若擰 望遠(yuǎn)鏡下方的螺絲又會(huì)怎樣？(4) 測(cè)三棱鏡折射率時(shí)，應(yīng)把三棱鏡如何放置在載物臺(tái)上？為什么？(5) 分

17、光計(jì)的最小分格值是多少？如何讀數(shù)？(6) 何謂最小偏向角？實(shí)驗(yàn)中如何缺定最小偏向角的位置？用掠入射法測(cè)定透明介質(zhì)的折射率【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹空莆沼寐尤肷浞y(cè)定液體的折射率.【實(shí)驗(yàn)儀器】分光計(jì)，三棱鏡(兩塊)，單色光源(鈉燈)，待測(cè)液體(水、酒精)，讀數(shù)小燈，毛玻璃屏.【實(shí)驗(yàn)原理】將折射率為n的待測(cè)物質(zhì)放在已知折射率為 厲的直角棱鏡的折射面 AB上，且n ”： ni 若以單色 的擴(kuò)展光源照射分界面 AB時(shí)，貝y從圖1可以看出：入射角為2的光線I將掠入射到AB界面而折射進(jìn) 入三棱鏡并射到 AC面，再經(jīng)折射而進(jìn)入空氣除掠入射光線I外， 其他光線例如光線在 AB面上的Ji入射角均小于2，因此經(jīng)三棱鏡折射最后進(jìn)

18、入空氣時(shí)， 都在光線I 的左側(cè)當(dāng)用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)出射光方向 觀察時(shí)，視場(chǎng)中將看到以光線I 為分界線的明暗半蔭視場(chǎng)一般地，待測(cè)物質(zhì)的折射率由如下關(guān)系式 算得：n = sin A . n； -sin2 一cos Asin 如果棱鏡-A = 90，則上式簡(jiǎn)化為n = nj -sin2 :圖2給出了 A : 900的情形，圖2(a)、2(b)分別對(duì)應(yīng)于 A Jc與，A ic兩種情況請(qǐng)考慮當(dāng)A ic時(shí)，計(jì)算折射率公式將有何變化?觀察的現(xiàn)象有何變化？圖 2( a )、(b)圖1【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1將分光計(jì)調(diào)節(jié)好，包括將望遠(yuǎn)鏡對(duì)無(wú)窮遠(yuǎn)調(diào)焦，并使其光軸垂直于儀器的轉(zhuǎn)軸；調(diào)節(jié)棱鏡的主截面也垂直于儀器主軸.2. 按圖3所示

19、，將待測(cè)液體滴12滴在直角棱鏡的AB面上，用 900角作為棱鏡頂角 ( A),并用另一輔助棱鏡 A BC 之一個(gè)表面 A B與AB面相合，使液體在兩棱鏡接觸面問(wèn)形成一均勻液層，然后置于分光計(jì)棱鏡臺(tái)上.3. 先用眼睛在出射方向觀察半蔭視場(chǎng)仔細(xì)調(diào)節(jié)使半蔭視場(chǎng)的分界線位于棱鏡臺(tái)近中心處，將望遠(yuǎn)鏡叉絲對(duì)準(zhǔn)分界線，記下兩游標(biāo)讀數(shù)(V1,V2)，重復(fù)幾次，取平均值.4. 利用自準(zhǔn)直方法，測(cè)出AC面的法線方向，記下兩游標(biāo)讀數(shù)(V1，V2) 重復(fù)幾次，取平均值，則1(V1 -V1) (V2 -V2)25將值代入公式，計(jì)算 n，進(jìn)行誤差分析.Gt毛煎麗屛缶特測(cè)漫體苒浪氐冃望遠(yuǎn)鏡機(jī)奈般的半商視場(chǎng)8#圖36. 依同

20、樣方法，重復(fù)以上步驟，測(cè)定另一種液體的折射率.【注意事項(xiàng)】1 注意審查看到的現(xiàn)象是否準(zhǔn)確？(如何判斷？)AB面上，使觀察到的分界線更為清2 輔助棱鏡的作用是讓較多的光線能投射到液層和折射棱鏡的楚。兩棱鏡之間的液層一定要均勻，不能含有氣泡。滴入液體不宜過(guò)多，避免大量滲漏在儀器上。3 當(dāng)改換另一種被測(cè)液體時(shí)，必須將棱鏡擦試干凈。思考】怎樣應(yīng)用掠入射法測(cè)定玻璃棱鏡的折射率?簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)方法， 并推導(dǎo)折射率的計(jì)算公式用阿貝折射儀測(cè)量折射率折射率是透明材料的重要光學(xué)常數(shù)。 測(cè)量透明材料折射率的方法很多。 最小偏向角法具有測(cè)量精度高、 被測(cè)折射率的大小不受限制、 不需要已知折射率的標(biāo)準(zhǔn)試件而能直接測(cè)出被測(cè)

21、材料的折射率等優(yōu)點(diǎn)。 但是， 被測(cè)材料要制成棱鏡，而且對(duì)棱鏡的技術(shù)條件要求高，不便快速測(cè)量。全反射法屬于比較測(cè)量，雖然測(cè)量-4準(zhǔn)確度較低（大約 nD=3 x 10 ），被測(cè)折射率的大小受到限制（nD大約為1.31.7）,對(duì)于固體材料也需要制成試件，但是全反射法具有操作方便迅速、環(huán)境條件要求低、不需要單色光源等優(yōu)點(diǎn)。 阿貝折射儀就是利用全反射法制成的、專門用于測(cè)量透明或半透明液體的固體折射率及平均色散n n 的FC儀器，它還能測(cè)量糖溶液的含糖濃度。它是石油化工、光學(xué)儀器、食品工業(yè)等有關(guān)工廠、研究單位和學(xué)校 的常用設(shè)備之一?！緦?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)

22、整和使用方法；3. 通過(guò)對(duì)酒精折射率的測(cè)定，確定酒精的濃度；4. 通過(guò)對(duì)不同溫度下水折射率的測(cè)定，了解水的折射率隨溫度的變化關(guān)系?！緦?shí)驗(yàn)原理】 應(yīng)用阿貝折射儀測(cè)量物質(zhì)的折射率的方法是建立在全反射原理基礎(chǔ)上的掠入射法。 如圖1所示。光由折射率為n的介質(zhì)射入折射率為N的介質(zhì)時(shí)，由折射定律知，入射角i與折射角r有以下關(guān)系： nsini=Nsinr （ 1） 如果nv N,即光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，折射光靠近法線，亦即r i。入射角可取由0到90的任何一數(shù)值，由式（1）折射角亦具有對(duì)應(yīng)的某個(gè)數(shù)值。當(dāng)入射角達(dá)最大值i=90。時(shí)，折射角達(dá)最大值r=r。此c時(shí)的入光線稱掠射光線，對(duì)應(yīng)的折射角 r 稱為折

23、射臨界角或又稱全反射角，以此代入（ 1）式得c（2） ? ? ? =ccrNnrNnsinsin90sin已知N值，則測(cè)出折射臨界角r，即可算出待測(cè)介質(zhì)的折射率 n。c實(shí)驗(yàn)中常用直角三棱鏡（已知N的介質(zhì)）進(jìn)行測(cè)量。如圖（2）掠射光線由待測(cè)折射率為n的介質(zhì)入射到折射率為N的直角三棱鏡ABC中，產(chǎn)生折射臨界角r ,然后以出射角i射入折射率為1的空氣中。所有入 c0射角小于90光線入射到三棱鏡 ABC中時(shí)，其折射角都小于r，而從三棱鏡AB邊射出時(shí)，其出射角都大于ci 。故在棱鏡上側(cè)光線出射處放一望遠(yuǎn)鏡，則具有不同出射角的平行光線都會(huì)聚在望遠(yuǎn)鏡焦面的不同位置0上。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡筒軸線與出射角為i的光線平行時(shí)

24、，從目鏡中可以看到半邊是明區(qū)和半邊是暗區(qū)，并在明暗區(qū)間有一條分界線的現(xiàn)象，即半影視場(chǎng)”。此時(shí)望遠(yuǎn)鏡與AB表面的垂線間的夾角即為出射角i0，因?yàn)閕與臨界角 r 間有一定關(guān)系，將此關(guān)系代入（ 2）式并加以整理（見(jiàn)附 1）得：crr cNni圖1100022sincossinsiniAiNAn ?- = （ 3）若已知棱鏡頂角A及折射率N，測(cè)得出射角i,即可算出待測(cè)物質(zhì)的折射率 n。在阿貝折射儀中，實(shí)際上是用轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡的方法去改變i0，以適應(yīng)不同折射率n值的測(cè)量。而讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡中的標(biāo)尺（分度盤），則已按（3）式將出射角i0換算成折射率值標(biāo)出， 故現(xiàn)場(chǎng)中的讀數(shù)即為被測(cè)物質(zhì)的折射率?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 認(rèn)真閱

25、讀儀器說(shuō)明書(shū)，了解阿貝折射儀的結(jié)構(gòu)和使用方法。2. 測(cè)定酒精的濃度與其折射率的關(guān)系曲線。 在一定溫度下，對(duì)一定濃度的某種溶液來(lái)說(shuō)，其折射率是一定的。不同濃度的溶液將具有不同的折射率， 即濃度與折射率具有一定關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)將測(cè)量酒精的濃度與其折射率關(guān)系曲線。見(jiàn)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)（圖六）。打開(kāi)小反光鏡（4），調(diào)節(jié)反射鏡（ 18 ），使兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)明亮，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中的目鏡（6），看清分劃板上的刻度線（ X型準(zhǔn)線），調(diào)節(jié)讀數(shù)望遠(yuǎn)鏡中的目鏡（6），并轉(zhuǎn)動(dòng)棱鏡手輪（ 2），看清刻度值，再把棱鏡組（13）打開(kāi)，用酒精將棱鏡表面擦洗干凈，將某一已知濃度（本實(shí)驗(yàn)五種酒精濃度是已知的）的酒精用滴管注入照明棱鏡的磨砂面

26、上，使之均勻鋪滿一層。合上棱鏡，轉(zhuǎn)動(dòng) 棱鏡手輪（ 2）使照明望遠(yuǎn)鏡中見(jiàn)到 “半影視場(chǎng) ”，轉(zhuǎn)動(dòng)消色散棱鏡手輪（ 10）直至能看到很清晰的暗區(qū)邊緣 為止，再調(diào)節(jié)手輪（ 2）使暗區(qū)邊緣恰好與十字線叉絲重合，由刻度盤上記下此時(shí)的折射率。然后重新清洗棱鏡表面換上其他已知濃度的酒精， 同樣測(cè)出其折射率。 并以此為橫坐標(biāo)， 以濃度為縱坐標(biāo)， 作濃度與折射率的關(guān)系曲線。3. 根據(jù)曲線測(cè)定酒精的濃度用（ 2）所述的方法測(cè)定二種未知濃度酒精的折射率，從上面所作的曲線上找出其縱坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的酒精濃度值。4. 測(cè)定蒸餾水的折射率與溫度的關(guān)系曲線 對(duì)一定的液體，如緯度發(fā)生變化，其折射率也將隨著改變，即折射率與溫度也存在

27、一定的關(guān)系曲線。用（ 2）中所述方法，將酒精改用蒸餾水，然后將超級(jí)恒溫控制器（使用方法見(jiàn)說(shuō)明書(shū)）與折射儀的恒溫器接頭連接，調(diào)節(jié)超級(jí)恒溫控制器，改變蒸餾水溫度，每升高510C測(cè)定折射率一次，作蒸餾水的折射率與溫度的關(guān)系曲線。*5. 測(cè)定玻璃的折射率：分別用透射（掠如法）法和反射法測(cè)出所給玻璃的折射率?！咀⒁馐马?xiàng)】1. 阿貝棱鏡質(zhì)地較軟，再利用滴管加液時(shí)，不能讓滴管碰到棱鏡面上，以免劃傷；并rcNn 2A3 1232 C 圖2211合棱鏡時(shí)，應(yīng)防止待測(cè)液層中存在有氣泡。2. 每次測(cè)量后，棱鏡表面必須用蒸餾水沖洗干凈，用棉花擦鏡紙輕輕把水分吸干，擦凈。3. 實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)首先用蒸餾水或已知標(biāo)準(zhǔn)折射率的油來(lái)校正阿貝折射儀的讀數(shù)。4. 測(cè)固體折射率時(shí)，接觸液 一a溴代荼的用量要適當(dāng)，不能涂得太多，過(guò)多待測(cè)玻璃或固體容易滑下，損 壞。5. 實(shí)驗(yàn)完畢，必須將儀器擦洗干凈，整理放妥?！绢A(yù)習(xí)思考題】1. 透射法(掠入射法)測(cè)定液體折射率的理論依據(jù)是什么？半影視場(chǎng)是怎么形成？2. 透射法中為什么要用