阿贝折射仪测液体折射率

1、FUmeFnose芈蚅螇材料物理性能课程实验报告膅专业班级：材料物理 08级1班莃姓名： 林作亮号： 08470101袀指导教师：王念艿蚆【实验目的】 蒆1.掌握用掠入射法测定物质的折射率;袁2.学会阿贝折射仪的调整和使用方法;虿3.测定酒精的折射率;莇芃【实验原理】膈当光从一种媒质进入到另一种媒质时，在两种媒质的分界面上，会发生反射和折射现象，如图11 4所示。在折射现象中有：腿 sin = n2 sin芄显然，若；，则-。其中绝对折射率较大的媒质称为光密媒质，较小 的称为光疏媒质。当光线从光密媒质'进入光疏媒质“时，折射角八恒大于入射角，且八随"的增大而增大，当入射角&#

2、39;'''增大到某一数值"而使"时，贝U发 生全反射现象。入射角称为临界角。薇 图11 4 光在两种媒质界面上图11 5阿贝折射袇的反射和折射现象仪原理图莆阿贝折射仪就是根据全反射原理而制成的。其主要部分是由一直角进光棱镜 ABC和另一直角折光棱镜DEF组成，在两棱镜间放入待测液体，如图11 5a所示。 进光棱镜的一个表面AB为磨砂面，从反光镜M射入进光棱镜的光照亮了整个磨砂 面，由于磨砂面的漫反射，使液层内有各种不同方向的入射光。蒀假设入射光为单色光，图中入射光线 AO （入射点0实际是在靠近E点处）的入 射角为最大，由于液层很薄，这个最大入射角

3、非常接近直角。设待测液体的折射率“ 小于折光棱镜的折射率，则在待测液体与折光棱镜界面上入射光线 A0和法线的夹 角近似宀，而折射光线OR和法线的夹角为"，由光路的可逆性可知，此折射角" 即为临界角。芁根据折射定律：八-：，即(11 1)膃可见临界角"的大小取决于待测液体的折射率及折光棱镜的折射率。袂当OR光线射出折射棱镜进入空气（其折射率）时，又要发生一次折射,设此时的入射角为，折射角为（或称出射角），则根据折射定律得蚀'-S：(L/：'(11 2)莈根据三角形的外角等于不相邻两内角之和的几何原理，由ORE，得芄W '-(113)羁将式11

4、 1、11 2、11 3联立，解得U sin 卩J”； - sin2 fl + sin(11 4)袄式中棱镜的棱角和折射率均为定值，因此用阿贝折射仪测出，角后，就可算出 液体的折射率“。芆在所有入射到折射棱镜DE面的入射光线中，光线A0的入射角等于已经达 到了最大的极限值，因此其出射角 '也是出射光线的极限值，凡入射光线的入射角 小于"，在折射棱镜中的折射角必小于"，从而其出射角也必小于-'O由此可见, 以RT为分界线，在RT的右侧可以有出射光线，在RT的左侧不可能有出射光线，见 图11 5a。必须指出图11 5a所示的只是棱镜的一个纵截面，若考虑折射棱镜整

5、体， 光线在整个折射棱镜中传播的情况，就会出现如图11 5b所示的明暗分界面RR'T'T。在RR'T'T面的右侧有光，在RR'T'T面的左侧无光，这分界面与棱镜顶面 的法线成角，当转动棱镜角后，使明暗分界面通过望远镜中十字线的交点，这 时从望远镜中可看到半明半暗的视场，如图 11 5c所示。因在阿贝折射仪中直接刻 出了与角所对应的折射率，所以使用时可从仪器上直接读数而无需计算，阿贝折 射仪对折射率的测量范围是1.3000至1.7000。芃【实验仪器】蕿阿贝折射仪、待测酒精、蒸馏水、滴管（若干）。薅肃【实验步骤】蒂一、校准仪器羈（一）用蒸馏水校准莅

6、1 将棱镜锁紧板手松开，将棱镜擦干净（注意：用无水酒精或其他易挥发溶 剂，用镜头纸擦干）。膄2用滴管将23滴蒸馏水滴入两棱镜中间，合上并锁紧。薀3调节棱镜转动手轮2,使折射率读数恰为1.3330。莈4从测量镜筒中观察黑白分界线是否与叉丝交点重合。若不重合，则调节刻 度调节螺丝，使叉丝交点准确地和分界线重合。若视场出现色散，可调节阿米西棱 镜手轮至色散消失。肆二、测定酒精的折射率膆1 将进光棱镜和折光棱镜擦干净。袂2 滴23滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上，并锁紧。（若溶液易挥发，须 在棱镜组侧面的一个小孔内加以补充）。螇3.旋转手轮2,在测量镜筒中将观察到黑白分界线在上下移动（若有彩色，则 转动

7、手轮10消除色散，使分界线黑白分明），至视场中黑白分界线与叉丝交点重合 为止。螆4.在读数镜筒中，读出分划板中横线在右边刻度所指示的数据，即为待测液 体的折射率'，并记录。羃5 重复测量三次，求折射率的平均值肁【数据处理】蒀项目薆肅数袂平均值荿绝对误差袃平均绝对误差蝿测量结果据芇®蒁d J=l肇q =H -1 3蚀'7螈H 土 3莃羀次数羅1羂薈膈螂肁蚇2芈3【误差分析】1 能否用阿贝折射仪来测折射率大于折光棱镜折射率的液体？为什么？答：不能，因为阿贝折射仪是根据临界角设计的。倘若你改变折射率的条件, 即把棱镜看作光疏介质，贝U不能形成明区和暗区，你只能看到明区2为什

8、么实验测得的折射率和实际的折射率不一样？答：因为数据读取存在读取误差，数据处理的时候也存在绝对误差和相对误差仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins person

9、nelles; pasa des fins commerciales.to员bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ymm0ai6yHeHuac egoB u HHue肉go 员冶hbiUCnO 员 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxue 贝 ex.仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins per