液体折射率汇总

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

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不确定度计算:

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∑=)

1(]2

)

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2

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nnUn

knnnn??????右右左左

依据不确定度传递公式222NxyzfffUUU+U

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测量序数12

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