液体折射率的测定

1-液体折射率的测定班级学号姓名实验时间摘要：根据光的折射定律，提出了用掠入射法简捷，精确地测量液体折射率的方法.利用分光计和简单的器件,通过一次测量精确地求得液体折射率.该方法简捷，准确度高，可用于生产在线检测，在实际生产中有应用价值.关键字：掠入射法；液体折射率引言：在食品、化工，医药等生产等生产部门，生产过程中经常要检测液体的浓度，大多数液体的折射率和浓度有一定的关系.液体折射率常用阿贝折射计、读数显微镜等仪器进行测量.虽然阿贝折射计精度高，但要接触式测量，是非在线检测，给生产检控带来不便.读数显微镜虽可用在非接触式测量，但其精度不是很好，有一定的局限性，特别在医药行业浓度的精确度要求较高时往往达不到较理想的要求.改用掠入法只需常用仪器分光计及附件三棱镜，可用来在线检测，仪器普通、测量简捷、精确度高，在工业生产中有实用意义.原理简述:用掠入射法测三棱镜的折射率掠入射法测三棱镜折射率的原理如图①所示.按照图①摆好实验仪器，用扩展光钠光灯源（用钠光灯照亮的毛玻璃）照明该棱镜的折射面，用望远镜对棱镜图①掠入射法测三棱镜折射率的原理的另一个折射面AC进行观测.在界面上图中光线、、的入射角依次增大,而光线为掠入线（入射角为），对应的折射角为临界角，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和.记下转动望远镜AC面的法线位置，记下两游标读数和，从而可求光线经过三棱镜的最小出射角。在棱镜中再也不可能有折射角大于的光线.在界面上，出射光、、的出射角依次减小，以光的入射角为,出射角为最小，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.证明如下：其中棱镜的折射率n与棱镜顶角、最小出射角.当一束光以入射角射入三棱镜一光面上，由光折射定律可得：三棱镜的折射率由图②可得到几何关系当入射光平行界面入射时，入射角=90，代入化简可得图②液体折射率的测量原理将一、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(液体不用过多，过多就用吸脂棉吸收).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，记下左右游标读数和.记下转动望远镜AC面的法线位置，记下两游标读数和，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,其折射角应为临界角.因而满足关系式图③液体折射率的测量原理=（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,有（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②所示.由图②可以看出,三棱镜的棱镜角A与及角有几何关系可得：+=利用上式,并从（1）和（2）两式中消去和,得上式中，n为棱镜的折射率，为极限角.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，，，，利用公式求出极限角，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AB的一个表面AB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，记下左右游标读数和，测出AC面的法线方向(即使望远镜的光轴垂