大學(xué)物理實驗報告之阿貝折射儀

大學(xué)物理實驗報告評分評分學(xué)院班級實驗日期2017年6月6日實驗地點：實驗樓B413室實驗名稱用阿貝折射儀測定液體的折射率組號第組【實驗?zāi)康摹?.了解阿貝折射儀的原理，學(xué)會阿貝折射儀的調(diào)整和使用方法。2.掌握使用阿貝折射儀測定物質(zhì)折射率的方法。3.通過對葡萄糖溶液折射率的測定，確定其濃度?！緦嶒炂鞑摹堪⒇愓凵鋬x、待測液體、葡萄糖溶液（若干不同濃度值）、無水酒精、蒸餾水、鏡頭紙、滴管（三支）?！緦嶒炘怼咳舸郎y物為透明濃體，一般用透射光即掠入射方法來測量其折射率nx。圖1阿貝折射儀中的阿貝棱鏡組由兩個直角角棱鏡(折射串率為n)組成，一個是進光棱鏡，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均勻的擴展面光源。另一個是折射棱鏡。待測液體(nx＜n)夾在兩棱鏡的弦面之間，形成薄膜。如圖1所示，光先射入進光棱鏡，由其磨砂弦面A，B，產(chǎn)生漫射光穿過液層進入折射棱鏡(圖中ABC)。因此到達液體和折射棱鏡的接觸面(AB面)上任意一點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，對于光線“1”，有i→90°，sini→1，→，則上式變?yōu)橐虼耍粽凵淅忡R的折射率n、折射頂角95已知，只要測出出射角即可求出待測液體的折射率。若,這時出射光線與頂角A在AC面法線的同側(cè)，上式變?yōu)榘⒇愓凵鋬x是如何測量與光線“1”相對應(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。因此當擴展光源的光線從各個方向射向AB面時，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。而“1”的另一測因無光線而形成暗場。顯然，明暗視場的分界線就是掠入射光束“1”的出射方向(“1)。阿貝折射鏡標出了與角對應(yīng)的折射率值，測量時只要使明暗分界線與望遠鏡叉絲交點對準，就可從視場中折射率刻度讀出nx值?！緦嶒灢襟E】阿貝折射儀的外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。一、校準儀器儀器在測量前，先要進行校準。校準時可用蒸餾水（nD20=1.33301、用蒸餾水校準(1)將棱鏡鎖緊扳手12松開，將棱鏡擦干凈（注意：用無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)動手輪2，使折射率讀數(shù)恰為1.3330。(4)從測量鏡筒中觀察黑白分界線是否與叉絲交點重合。若不重合，則調(diào)節(jié)刻度調(diào)節(jié)螺絲9，使叉絲交點準確地和分界線重合，若視場出現(xiàn)色散，可調(diào)節(jié)阿米西棱鏡手輪10至色散消失。2、用標準玻璃塊校準(1)松開棱鏡鎖緊扳手，將進光棱鏡拉開。(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，使測量鏡筒視場明亮。(3)調(diào)節(jié)手輪2，使折射率讀數(shù)恰為標準玻璃塊已知的折射率值。(4)從測量鏡筒中觀察，若分界線不與叉絲交點重合則調(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、測定某液體的折射率1、將進光棱鏡和折光棱鏡擦干凈。2、滴2～3滴待測液體在進光棱鏡的磨砂面上，并鎖緊。（若溶液易揮發(fā)，在棱鏡組側(cè)面的一個小孔內(nèi)加以補充）3、旋轉(zhuǎn)手輪2，在測量鏡筒中將觀察到黑白分界線在上下移動（若有彩色，則轉(zhuǎn)動手輪10消除色散，使分界線黑白分明），至視場中黑白分界線與叉絲交點重合為止。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)，即為待測液體的折射率n，井記錄。5、重復(fù)測量三次，求折射率的平均值。6、記錄室溫。注：若需要測量在不同溫度時液體的折射率，可將溫度計旋入插座內(nèi)，接上恒溫器，并調(diào)節(jié)到所需的溫度，待穩(wěn)定后，按上述步驟進行測量。三、測葡萄糖溶液的折射率n和濃度c，并作n－c曲線。實驗步驟與“二”同，換上不同濃度的葡萄糖溶液，測8～10組對應(yīng)的n、c（值，然后以c為橫坐標、n為縱坐標，在坐標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、測定某液體的折射率分度值：____實驗溫度：t=____℃項目

次數(shù)平均值絕對誤差平均絕對誤差測量結(jié)果1

2

3

二、測葡萄糖溶液的折射率及濃度，作n-c曲線。待測量次數(shù)nc123456789【原始實驗數(shù)據(jù)粘貼處】【思考題】能否用阿貝折射儀來測折射率大于折光棱鏡折射率的液體？為什么？不能，因為阿貝折射儀是根據(jù)臨界角設(shè)計的。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)。為什么用標準玻璃塊校準時要滴一滴高折射率液體？因為玻璃的折射率比空氣大,滴一滴高折射率的液體,從玻璃中透出來的光會有一個比較小的折射角進入液體,而液體的表面是球形的,從液體透出的光不會再產(chǎn)生折射角,人的反應(yīng)是進入眼球的光,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,故視覺誤差就會減小。（折射率液在本實驗中主要用于對阿貝折射儀進