液體折射率的測(cè)定(20190408140423)

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1、--WORD格式--可編輯--專業(yè)資料--3—8液體折射率的測(cè)定折射率是物質(zhì)的一種重要光學(xué)常數(shù)。在生產(chǎn)和科學(xué)研究的許多部門中都會(huì)遇到折射率的測(cè)量問題。物質(zhì)的折射率和光的波長(zhǎng)有關(guān)，平時(shí)所說的折射率是指對(duì)鈉黃光（589.3nm）的折射率。本實(shí)驗(yàn)要求掌握液體折射率的測(cè)量方法；了解用掠入法測(cè)定折射率的原理；了解阿貝折射計(jì)的工作原理，并掌握其使用方法。一、[儀器及用具]阿貝折射計(jì)、蒸餾水、酒精、光源（鈉光燈）二、[實(shí)驗(yàn)原理]當(dāng)把折射率為n的待測(cè)物質(zhì)放在已知折射率為N的直角棱鏡的折射面AB上，且nN。若以單色的擴(kuò)展光源照射分界面AB時(shí)，則從圖3

2、—8—1可以看出，入射角為的2--WORD格式--可編輯---精品資料分享----WORD格式--可編輯--專業(yè)資料--光線，將掠射到AB界面而折射進(jìn)入三棱鏡內(nèi)。顯然，其折射角面的關(guān)系式：i應(yīng)為臨界角，因而滿足下--WORD格式--可編輯---精品資料分享----WORD格式--可編輯--專業(yè)資料--sinin（3-8-1）N當(dāng)光線1射到AC面時(shí)，再經(jīng)過折射而進(jìn)入空氣，設(shè)在AC面上的入射角為，折射角為，則有：sinNsin（3-8-2）除光線1外，其他光線例如光線2在AB面上的入射角均小于2。因此，經(jīng)三棱鏡折射最后進(jìn)入空氣時(shí)，都在

3、光線1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1為分界線的半暗半明視場(chǎng)，如圖3—8—1所示。2nA1Bi12N′12′暗C明圖3—8—1由圖3—8—1可以看出三棱鏡的棱鏡角A（當(dāng)Ai時(shí)）與角i及角有如下關(guān)系：Ai（3-8-3）應(yīng)用上式，并從（3-8-1）和（3-8-2）兩式中消去i和后可得：nsinAN2sin2cosAsin（3-8-4）如果棱鏡角A900，則：nN2sin2因此，當(dāng)直角棱鏡的折射率N為已知時(shí)，測(cè)出角即可算出待測(cè)物質(zhì)的折射率n。上述測(cè)--WORD格式--可編輯---精品資料分享----WORD格式

4、--可編輯--專業(yè)資料--定折射率的方法稱為掠入法。應(yīng)用阿貝折射計(jì)測(cè)定透明液體或固體的折射率的方法，就是應(yīng)用掠入法，它是基于全反射的原理。在阿貝折射計(jì)中所用棱鏡的棱鏡角A45，當(dāng)被測(cè)物質(zhì)為液體時(shí)，用一斜面為磨砂面的進(jìn)光棱鏡（也是45棱鏡）A′B′C′作為輔助棱鏡。將待測(cè)液體放置在進(jìn)光棱鏡A′B′C′和折射棱鏡ABC之間，如圖3—8—2所示。進(jìn)光棱鏡的磨砂面主要是產(chǎn)生漫反射，以便使液體膜內(nèi)有各種不同角度的入射光。S′CSBnnBnB′′EIIBAAIEAEAn1Sn1C′I′n1′′IIII暗CI′C′I暗暗明II（c）明明（b）（a

5、）圖3—8—2圖3—8—2(a)是透射式測(cè)量光路，將折射率為n的待測(cè)物質(zhì)放在折射率為n1的直角棱鏡的斜面上，其棱角為A，并用光源S照明之。如果介質(zhì)的折射率nn1，則與圖8—1相同，經(jīng)棱鏡ABC兩次折射后，由AC面射出的光束，在望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)中將觀察到半明半暗的視場(chǎng)，明暗分界線就對(duì)應(yīng)于掠射面入射光束，測(cè)出AC面上相應(yīng)的臨界出射角，即可應(yīng)用公式（3-8-4）計(jì)算。應(yīng)用阿貝折射計(jì)測(cè)定固體折射率時(shí)，不用照明棱鏡。對(duì)于加工有兩個(gè)拋光面的固體樣品，測(cè)量光路可采用如圖3—8—2（b）所示的透射式測(cè)量，對(duì)于加工只有一個(gè)拋光面的固體樣品，則可采用圖3—8

6、—2（c）所示的反射式測(cè)量。阿貝折射計(jì)是用望遠(yuǎn)鏡觀察和進(jìn)行角度測(cè)量的一種直讀式儀器。儀器中直接刻有與角對(duì)應(yīng)的折射率值，因此，在測(cè)量時(shí)不需要進(jìn)行任何計(jì)算，能直接讀出待測(cè)物質(zhì)的折射率值。國(guó)產(chǎn)的WAY型阿貝折射計(jì)的測(cè)量范圍是1.300~1.700，精確度為0.0003。阿貝折射計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)由兩部分組成：望遠(yuǎn)系統(tǒng)與讀數(shù)系統(tǒng)（如圖3—8—3所示）望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)：進(jìn)光棱鏡（1）與折射棱鏡（2）之間有一微小均勻的間隙，被測(cè)液體就放在此空隙內(nèi)。當(dāng)光線射入進(jìn)光棱鏡時(shí)，其磨砂面上產(chǎn)生漫反射，使被測(cè)液體層上有各種不同角度的入射光，經(jīng)過折射棱鏡產(chǎn)生一束出射光。

7、由擺動(dòng)反射鏡（3）將此束光線射入消色散棱鏡組（4），此消色散棱鏡組是由一對(duì)等色散阿米西（Amice）棱鏡組成，其作用是獲得一可變色散來抵消由于折射棱鏡對(duì)不同被測(cè)物體所產(chǎn)生的色散。再由望遠(yuǎn)鏡（5）將出射光形成的明暗分界線成像于分劃板（7）上，分劃板上有十字叉絲，通過目鏡（8）能看到如圖所示的上半部分圖象。讀數(shù)系統(tǒng)：光線經(jīng)聚光鏡（12）照明刻度板（11），刻度板與擺動(dòng)反射鏡（3）連成一體，同時(shí)繞刻度中心作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過反射鏡（10），讀數(shù)物鏡（9），平行棱鏡（6）將刻度板上的不同折射率示值成像于分劃板（7）上。通過目鏡就可看到如圖所示的

8、下半部分圖象。注意：視場(chǎng)里的刻度標(biāo)尺上有兩行刻度，下行為直讀折射率的數(shù)值，上行為百分濃度，作為測(cè)定糖溶液濃度的專用1.431.44標(biāo)尺。--WORD格式--可編輯---精品資料分享----WORD格式--可編輯--專業(yè)資料--圖3—8