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《測(cè)量固體、液體折射率》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、.測(cè)量固體和液體折射率實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)儀器1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?)學(xué)會(huì)使用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量固體和液體的折射率。(2)學(xué)會(huì)使用全反射法測(cè)量液體的折射率。(3)學(xué)會(huì)使用阿貝爾折射儀測(cè)量液體和固體的折射率。2.實(shí)驗(yàn)儀器讀數(shù)顯微鏡、待測(cè)折射率玻璃板、涂有紅漆的玻璃片、小燒杯、底部涂有紅漆標(biāo)記的玻璃培養(yǎng)皿、全反射法測(cè)量液體折射率儀、鈉光燈望遠(yuǎn)鏡、阿貝爾折射儀、溫度計(jì)、銀粉、酒精、溴代萘。二、實(shí)驗(yàn)原理1.用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量液體和固體的折射率如圖,透明介質(zhì)中某物體S1發(fā)出的光經(jīng)過空氣和透明介質(zhì)界面發(fā)生折射,在S2位置成像。當(dāng)入射角i1和折射角i2很小時(shí)
2、,有sini1≈tani1=PS3S3S1sini2≈tani2=PS3S3S2由折射定律知n1n2=sini2sini1=S3S1S3S2將空氣折射率n2=1帶入可得n1=S3S1S3S2式中S3S1為透明介質(zhì)厚度,S3S2為物體成像距介質(zhì)表面距離,即像的高度。2.全反射法測(cè)液體折射率..在密封的兩玻璃片中間的空氣層放入一種液體中,當(dāng)光通過后在各個(gè)面發(fā)生折射,由折射定律可以得出:nLsinα=nGsinβ=nAsini式中nL、nG、nA分別為液體、玻璃、空氣的折射率。當(dāng)β足夠大時(shí),光線將在由玻璃射入空氣時(shí)發(fā)生全反射,即i=90°,又由
3、于nA=1。只要測(cè)出正好達(dá)到全反射狀態(tài)下的入射角即可計(jì)算出到液體的折射率,由折射定律:nLsinα=nGsinβ=1即液體折射率nL=1sinα上圖便是用全反射法測(cè)量液體折射率的裝置。T為望遠(yuǎn)鏡;S為盛待測(cè)液體的容器;P為中間有空氣的玻璃系統(tǒng),R為刻度盤。調(diào)節(jié)儀器后,轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤,當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中一半明亮一半昏暗時(shí)即達(dá)到全反射臨界角。..3.阿貝折射儀測(cè)量固體和液體折射率如圖所示阿貝折射儀原理圖,透明介質(zhì)中光線以入射角α入射到直角玻璃棱鏡ABC的AB面,進(jìn)入棱鏡中,再出射到空氣中。由折射定律:nDsinα=nGsinβnGsinγ=nAsin
4、i式中nD、nG、nA分別為透明介質(zhì)、玻璃、空氣的折射率。由幾何關(guān)系可得:A=γ+β,取空氣折射nA=1,可得:nD=sinAnG2-sin2i-cosAsinisinα當(dāng)n=90°時(shí),折射角β最大β0(sinβ0=nD/nG),而γ為最小值,導(dǎo)致i為最小值i0,此時(shí)上式可寫為:nD=sinAnG2-sin2i0-cosAsini0此時(shí)對(duì)應(yīng)的出射角最小,即視場(chǎng)中的明暗分界線正好對(duì)應(yīng)掠射光線。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量水和玻璃的折射率(1)將涂有紅漆標(biāo)記的玻璃片放置到讀數(shù)顯微鏡的載物臺(tái)上,用鈉光燈照亮,并調(diào)節(jié)讀數(shù)顯微鏡的物距使得能夠清
5、楚地看到玻璃片上的紅漆標(biāo)記,記下此時(shí)讀數(shù)顯微鏡的鏡筒位置讀數(shù)S1;(2)在涂有紅漆標(biāo)記的玻璃片上放上待測(cè)折射率的玻璃板(開始時(shí)其上不放任何物質(zhì)),再次調(diào)節(jié)物距到能夠看清玻璃板上的紅漆標(biāo)記,并記下此時(shí)讀數(shù)顯微鏡的鏡筒位置讀數(shù)S2;(3)在待測(cè)玻璃板上放少許銀粉,調(diào)節(jié)物距到能夠看清玻璃板上的銀粉,記下此時(shí)讀數(shù)顯微鏡的鏡筒位置讀數(shù)S3;(4)對(duì)S1、S2、S3重復(fù)測(cè)量幾次,玻璃折射率及其誤差;(5)盛水的器皿是一個(gè)底部涂有紅漆標(biāo)記的玻璃培養(yǎng)皿,測(cè)量方法與上述測(cè)量玻璃折射率的方法相同。2.全反射法測(cè)水的折射率將待測(cè)折射率的水注入方形杯S中,鈉光從
6、S的一個(gè)窗口入射,用望遠(yuǎn)鏡自另一個(gè)窗口觀察穿過水的光。轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤R,使明暗分界線對(duì)準(zhǔn)望遠(yuǎn)鏡叉絲,記下R上的讀數(shù)φ1,這時(shí)玻璃片在P位置,如右圖;在轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃片至P’,使明暗分界線對(duì)準(zhǔn)叉絲,記下R上的數(shù)據(jù)φ2由右圖可得:α=
7、φ1-φ2
8、2則nL=1sinα3.阿貝折射儀測(cè)量水和酒精折射率(1)測(cè)量水和酒精的折射率..打開鈉燈,調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡,使目鏡的叉絲清晰。打開棱鏡組,在照明棱鏡粗糙面上滴幾滴水,然后與折射棱鏡合并,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪柄使望遠(yuǎn)鏡中的明暗分界線與叉絲交點(diǎn)重合,讀出刻度盤上的讀數(shù)。取下照明棱鏡,擦干凈水,涂上酒精,重復(fù)上述操作。(2)測(cè)量玻
9、璃的折射率取下照明棱鏡,將待測(cè)的玻璃片表面用酒精擦干凈,在玻璃片的一面薄薄地涂上一層α-溴代萘,然后沿折射棱鏡斜面由下向上推,使玻璃片與折射棱鏡緊貼。加入α-溴代萘目的是使玻璃與棱鏡間沒有空氣,不發(fā)生全反射,其對(duì)折射角無影響。調(diào)節(jié)手輪,讀出玻璃折射率。測(cè)量后清洗玻璃和棱鏡上的α-溴代萘。四、數(shù)據(jù)處理1.用讀數(shù)顯微鏡測(cè)量水和玻璃的折射率(1)玻璃的折射率123平均S3S1/mm5.14.94.95.0S3S2/mm3.13.13.03.1折射率1.61玻璃的折射率n1=S3S1S3S2=5.0mm3.1mm=1.61s(S3S1)=i=13
10、(Xi-`X)22=0.015mm2U(S3S1)=(tn)2sX2+Δ儀2=2.52×0.015+0.12=0.3mms(S3S2)=i=13(Xi-`X)22=0.005mm2U(S3S2