液体折射率测定的设计与实现报告

1、液体折射率测定的设计与实现报告班级：学号：姓名：实验时间：一、摘要：掠入射法只需常用仪器分光计及附件三棱镜,可用来在线检测,仪 器普通、测量简捷、准确度高，在工业生产中有实用意义。本实验用掠入射法测液体的折射率，先测出三棱镜的顶角和i测出三棱镜的折射率，进一步求出 液体的折射率。关键词：三棱镜、明暗分界线、顶角二、弓I言在分光计上已经测定了三棱镜的折射率，测量液体折射率的方法有很多种， 比如牛顿环法，等倾干涉条纹法，分光计掠入射法，分光计全反射法，阿贝折 射仪测量法等。本次的试验用的方法是分光计掠入射法。本实验的主要仪器是 分光计，使用分光计也是本实验中的重点，本实验的最终目的是让我们通过已

2、有的基础，自行设计方案测出任意液体的折射率.三、实验任务：1.调节分光计;2. 用掠入射法测出透明固液体的折射率。四、实验仪器：JJY型分光计、三棱镜、待测液体（水）、毛玻璃、钠光灯。五、实验原理：掠入射法测量液体折射率原理如图1,三棱镜ABC为等边棱镜,BC为磨砂面,虚线为被测液体,当 光线B0以90入射时，棱镜内的 折射光线为00 ,在AC面再折射, 出射线为O P,其折射角为,其 他入射角小于90的光线的折射 角都大于,所以在O P光线 的右边为暗区，被测液体的折射率图I掠入射祛测定液体折射率原理图no有如下关系：n =si nA*n s incosAs in(1)式中n、A分别为三棱镜

3、折射率和棱镜角，其值用实验方法事先测定，由于三棱 镜折射率n随入射光波长不同而改变，事先可用相同光源采用掠入射法进行测定 如图2所示,根据几何关系有： *sin ii = nsin i2, si n i = nsin i3,i2 +i3 = A,联立消去i2和i3, ii=90o时,得/ sin i cosA 2n = J()sin A(2)如图2,用分光计测出三棱镜 顶角和i角，代入式 即可求得n值。再代入式(1)即可求得液体折射率n 值六、实验内容:1. 按照分光仪的调节要求与方法，调节分光计、三棱镜 粗调(目测)(1) 分别调节望远镜和平行光管倾斜螺丝，使望远镜和平行光管基本水平(2)

4、调节平台下面的三颗螺丝，使台面基本水平训整用十 竽刻度线十字叉甦细调(1) 调节望远镜聚焦于无穷远a. 点亮小灯，调节目镜，看清双叉丝b 把棱镜光学面靠近物镜，调节调焦螺母，看清“ + ”字像（2）调节望远镜光轴、平台台面分别与仪器转轴垂直图三图一图a. 图一：Z3、望远镜倾斜螺丝各调一半，使“ + ”字像与上叉丝重合b. 图二：Z 1、望远镜倾斜螺丝各调一半，使“ + ”字像与上叉丝重合 C.图三：只调Z 2,使“ + ”字像与上叉丝重合。（3）调节平行光管发出平行光，其光轴与仪器转轴垂直a点亮钠灯对准狭缝装置，前后移动狭缝装置，看清狭缝像b 调节缝宽调节螺丝，使狭缝像细锐c. 狭缝转90,

5、调节平行光管倾斜螺丝，使狭缝像与下叉丝重合d 狭缝又转90 （竖直方向）2. 测棱镜的折射率。 如图23-1所示，把钠光灯放在AB的延长线上，并且使钠光灯高度与 AB等高, 用望远镜对棱镜的令一个折射面 AC进行观察，转动载物平台，调节 AB界面上 光线a,b,c的入射角，当光线为掠入射（即为 90时），在出射光的方向寻找 并观察半荫视场，使望远镜竖直叉丝对准明暗分界线，记下两游标读数。 移动望远镜，使之正对AC面，测出从AC面反射回来的十字像，使“ +”像与上叉丝中心重合，记下两游标的读数。 重复测量5次并记录读数，求出极限角i ，平均值I。 通过公式（2）算出棱镜的折射率n3. 测定液体（

6、水）的折射率。 将待测液滴几滴在长方形厚玻璃的表面，然后贴在三棱镜的光学面AB上（此动作要轻，不要使三棱镜位置发生移动），使液体成一均匀薄膜（液体不可过多， 以免沾污分光计），过多就用脱脂棉吸收。 整体移动分光计或刻度盘，使钠光灯大体位于 AB光学面的延长线上，用眼睛 在出射光方向找到一个明暗分界线，再将望远镜转至该方位，在望远镜中便能 看到这条明暗分界线，将刻度盘固定。 将望远镜叉丝对准明暗分界线，记下左右游标读数 川和二2。转动望远镜至 AC面的法线位置，记下游标读数二3和二4。4. 重复做，测量五次求出nx的平均值。7、数据记录、处理：1.棱镜折射率记录表次数位置1位置2a二 4 权-6

7、1 + 0； - &巾0 10 10 20 21128 20308 5710 40189 2259 17 152128 52308 5210 42189 2059 25 303128 56308 5610 44189 2059 27测量次数123折射光极限位置左游标88 4187 4888 21右游标268 36268 56268 44法线位置左游标78 5578 3078 22右游标258 49258 33258 449 角9 469 449 43。1丄（円+业+勺）=-3-5926 35Jsin i +cosA 21(FL)=69244 2=(9 46 +9 44 +9 43)/3=92 2 2 2 2U =忙忙 2 -3 忙忙 4 - K 6 -,6 -1代入数据计算，得U =0.05将数据代入下式, 由 nx = sin ： . n -sin cos： sin解得，nx=1.3792代入数据解得,J+?2 U亠2u2 .:汕 2 =0.002*所以，n=1.379+-0.002八、误差分析1、系统误差（1）实验仪器不准确，棱镜用久后出现磨损;（2）分光计调节不精准造成读数误差。2、偶然误差（1）读数出现误差；（2）明暗分界面找错；（3）分光计可能没调好。九、结束语本次设计性实验让我们学会了怎样使用分光计测定液体的折射率，也让我们更好地学会 使用分光计，锻炼了我们的自主