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文档简介
1/1液体折射率汇总
用掠入射法测液体折射率班级学号姓名联系方式
实验时间
动望远镜AC面的法线位置,记下两游标读数3i和4i,从而可求光线经过三棱镜的最小出射角i。在棱镜中再也不可能有折射角大于ci的光线。在AC界面上,出射光a、b、c的出射角依次减小,以c光的入射角为?90,出射角'i为最小,称为极限角。因此,用用望远镜看到的视场是半明半暗的,中间有明显的明暗分界线。再根据几何光学的计算便可得出折射率,推导如下:如图2所示,设其中棱镜的折射率n与棱镜顶角A、最小出射角?。当一束光以入射角i射入三棱镜一光面上,由光折射定律可得:
三棱镜的折射率
n=1/sinA22
2sinsin(sincossin)iAiA?++
由图2可得到几何关系,
rrA+=
图1图2当射光平行界面入射时,入射角i=90,代入化简可得2
)sinsincos(
1A
An?++=
测量液体折射率时先将一、二滴被测液体均匀地滴在毛玻璃的表面,然后贴在三棱镜的AB面上(此动作要轻,不要使三棱镜位置发生移动),使液体形成一均匀的薄膜。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,用眼睛在出射光的方向找到一个明暗相间的分界线,再将望远镜转至该方位—望远镜看到的视场是半明半暗的,中间有明显的明暗分界线,使竖直“+”字叉丝对准明暗相间的分界线,将刻度盘固定,记下左右游标读数
1?和2?。记下转动望远镜AC面的法线位置,记下两游标读数3?和4?,从而可
求光线经过待测液体的出射极限角?。当钠光灯扩展光的光线以90°掠入射时,证明如下:由图23-3可以看出,入射角为π/2的光线1,将射到AB界面而折射进入三棱镜内.显然,其折射角α应为临界角.因而满足关系式
sin
α=xn/n(1)
当光线1射到AC面,再经折射而进入空气时,设在AC面上的入射角为?,折射角为β,有
sin
?=nsinβ(2)
除光线1外,其他光线如光线2,光线3在AB面上的入射角均小于π/2,因此经三棱镜折射最后进入空气时,都在光线1左侧.当用望远镜对准出射光线方向观察时,视场中将看到以光线1为分界线的明暗相间半明半暗的视场,如图23-2所示.
由图23-2可以看出,三棱镜的棱镜角A与α及角β有几何关系可得:
α+β=A
利用上式,并从(23-1)和(23-2)两式中消去α和β,得:
'sincos'sinsin22??AnAnx+-=
上式中,n为棱镜的折射率,?为极限角。
图3
实验内容及步骤:
(1)按照分光计调节要求和方法,调节分光计。(2)用掠入射法测量出1i,2i,3i,4i,利用公式求出极限角i,重复测量5次,求极限角平均值和不确定度并由此计算所给三棱镜的折射率n、不确定度U(n)。
(3)如图23-3所示摆好实验仪器,将待测液体滴在三棱镜的AB面上,并用另一毛玻璃A'B'的一个表面A'B'与AB面相结合,使液体在两棱镜接触面间形成一均匀液膜,然后置于分光计载物平台上。
(4)点亮钠光灯,旋转载物平台或望远镜,在出射光方向AC面找到半荫视场分界线,利用自准直的调节方法,使“+”字像与上叉丝中心重合,将刻度盘固定,记下左右游标读数1?和
2?,测出AC面的法线方向(即使望远镜的光轴垂直于AC面),使望远镜叉丝对准分界线,
记下两窗口(即两游标)的读数3?和4?。
(5)由公式计算出?,重复测量5次,求?平均值与不确定度。
(6)利用公式求出液体折射率xn、不确定度U(xn)、相对不确定度Ur(xn)。注意:有关角度误差的数值要以弧度为单位
数据记录及处理:
测量三棱镜顶角数据
测量序数12十字叉丝位置
左?
右?
三棱镜顶角:
=-+-=
2
)
()(A2121右右左左????
测量三棱镜折射率数据
测量序数12345
明暗分界线位置
左?
右?
十字叉丝位置
'左?
'右?
=-+-=∑
=5/)2)
'()'((5
1
nnnnn右右左左?????
将上式所得?A,代入下式:
≈++=2
)sinsincos(
1A
An?
不确定度计算:
≈+-=
∑=)
1(]2
)
'()'([
2
1
nnUn
knnnn??????右右左左
依据不确定度传递公式222NxyzfffUUU+U
xyz
???=++???222
(
)()()得:=≈+++=??=222
222])
sincossin(1sin)cos(sincos[)(??????UA
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测量液体折射率数据数据
测量序数12
3
4
5
明暗分界线位置
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十字叉丝位置
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右?
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=5/)2)
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将上式所得A,'?代入下式:
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不确定度计算:
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