測量固體、液體折射率

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1、.測量固體和液體折射率實驗報告一、實驗目的與實驗儀器1.實驗目的（1）學會使用讀數顯微鏡測量固體和液體的折射率。（2）學會使用全反射法測量液體的折射率。（3）學會使用阿貝爾折射儀測量液體和固體的折射率。2.實驗儀器讀數顯微鏡、待測折射率玻璃板、涂有紅漆的玻璃片、小燒杯、底部涂有紅漆標記的玻璃培養(yǎng)皿、全反射法測量液體折射率儀、鈉光燈望遠鏡、阿貝爾折射儀、溫度計、銀粉、酒精、溴代萘。二、實驗原理1.用讀數顯微鏡測量液體和固體的折射率如圖，透明介質中某物體S1發(fā)出的光經過空氣和透明介質界面發(fā)生折射，在S2位置成像。當入射角i1和折射角i2很小時

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為透明介質厚度，S3S2為物體成像距介質表面距離，即像的高度。2.全反射法測液體折射率..在密封的兩玻璃片中間的空氣層放入一種液體中，當光通過后在各個面發(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β足夠大時，光線將在由玻璃射入空氣時發(fā)生全反射，即i=90°，又由

3、于nA=1。只要測出正好達到全反射狀態(tài)下的入射角即可計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量液體折射率的裝置。T為望遠鏡；S為盛待測液體的容器；P為中間有空氣的玻璃系統，R為刻度盤。調節(jié)儀器后，轉動刻度盤，當望遠鏡視場中一半明亮一半昏暗時即達到全反射臨界角。..3.阿貝折射儀測量固體和液體折射率如圖所示阿貝折射儀原理圖，透明介質中光線以入射角α入射到直角玻璃棱鏡ABC的AB面，進入棱鏡中，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、玻璃、空氣的折射率。由幾何關系可得：A=γ+β,取空氣折射nA=1，可得：nD=sinAnG2-sin2i-cosAsinisinα當n=90°時，折射角β最大β0（sinβ0=nD/nG），而γ為最小值，導致i為最小值i0，此時上式可寫為：nD=sinAnG2-sin2i0-cosAsini0此時對應的出射角最小，即視場中的明暗分界線正好對應掠射光線。三、實驗步驟1.用讀數顯微鏡測量水和玻璃的折射率（1）將涂有紅漆標記的玻璃片放置到讀數顯微鏡的載物臺上，用鈉光燈照亮，并調節(jié)讀數顯微鏡的物距使得能夠清

5、楚地看到玻璃片上的紅漆標記，記下此時讀數顯微鏡的鏡筒位置讀數S1；（2）在涂有紅漆標記的玻璃片上放上待測折射率的玻璃板（開始時其上不放任何物質），再次調節(jié)物距到能夠看清玻璃板上的紅漆標記，并記下此時讀數顯微鏡的鏡筒位置讀數S2；（3）在待測玻璃板上放少許銀粉，調節(jié)物距到能夠看清玻璃板上的銀粉，記下此時讀數顯微鏡的鏡筒位置讀數S3；（4）對S1、S2、S3重復測量幾次，玻璃折射率及其誤差；（5）盛水的器皿是一個底部涂有紅漆標記的玻璃培養(yǎng)皿，測量方法與上述測量玻璃折射率的方法相同。2.全反射法測水的折射率將待測折射率的水注入方形杯S中，鈉光從

6、S的一個窗口入射，用望遠鏡自另一個窗口觀察穿過水的光。轉動刻度盤R，使明暗分界線對準望遠鏡叉絲，記下R上的讀數φ1，這時玻璃片在P位置，如右圖；在轉動玻璃片至P’，使明暗分界線對準叉絲，記下R上的數據φ2由右圖可得：α=

7、φ1-φ2

8、2則nL=1sinα3.阿貝折射儀測量水和酒精折射率（1）測量水和酒精的折射率..打開鈉燈，調節(jié)望遠鏡，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，轉動手輪柄使望遠鏡中的明暗分界線與叉絲交點重合，讀出刻度盤上的讀數。取下照明棱鏡，擦干凈水，涂上酒精，重復上述操作。（2）測量玻

9、璃的折射率取下照明棱鏡，將待測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，其對折射角無影響。調節(jié)手輪，讀出玻璃折射率。測量后清洗玻璃和棱鏡上的α-溴代萘。四、數據處理1.用讀數顯微鏡測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