大学物理实验报告之阿贝折射仪

大学物理实验报告评分评分学院班级实验日期2017年6月6日实验地点：实验楼B413室实验名称用阿贝折射仪测定液体的折射率组号第组【实验目的】1.了解阿贝折射仪的原理，学会阿贝折射仪的调整和使用方法。2.掌握使用阿贝折射仪测定物质折射率的方法。3.通过对葡萄糖溶液折射率的测定，确定其浓度。【实验器材】阿贝折射仪、待测液体、葡萄糖溶液（若干不同浓度值）、无水酒精、蒸馏水、镜头纸、滴管（三支）。【实验原理】若待测物为透明浓体，一般用透射光即掠入射方法来测量其折射率nx。图1阿贝折射仪中的阿贝棱镜组由两个直角角棱镜(折射串率为n)组成，一个是进光棱镜，它的弦面是磨砂的，其作用是形成均匀的扩展面光源。另一个是折射棱镜。待测液体(nx＜n)夹在两棱镜的弦面之间，形成薄膜。如图1所示，光先射入进光棱镜，由其磨砂弦面A，B，产生漫射光穿过液层进入折射棱镜(图中ABC)。因此到达液体和折射棱镜的接触面(AB面)上任意一点E的诸光线(如1，2，3等)具有各种不同的入射角，最大的入射角是90度。这种方向的入射称为掠入射。对不同方向入射光中的某条光线，设它以入射角i射向AB面，经棱镜两次折射后，从AC面以角出射，若，则由折射定律得（式1）（式2）其中α为AB面上的折射角，β为AC面上的入射角。由图1得棱镜顶角A与α角及β角的关系为则代入式1得（式3）由式2得即则代入式3得：从图1可以看出，对于光线“1”，有i→90°，sini→1，→，则上式变为因此，若折射棱镜的折射率n、折射顶角95已知，只要测出出射角即可求出待测液体的折射率。若,这时出射光线与顶角A在AC面法线的同侧，上式变为阿贝折射仪是如何测量与光线“1”相对应的出射角呢？由图1可知，除光线“1”外，其它光线“2”、“3”等在AB面上的入射角皆小于90度。因此当扩展光源的光线从各个方向射向AB面时，凡入射角小于90度的光线，经棱镜折射后的出射角必大于角而偏折于“1’”的左侧形成亮视场。而“1”的另一测因无光线而形成暗场。显然，明暗视场的分界线就是掠入射光束“1”的出射方向(“1)。阿贝折射镜标出了与角对应的折射率值，测量时只要使明暗分界线与望远镜叉丝交点对准，就可从视场中折射率刻度读出nx值。【实验步骤】阿贝折射仪的外形结构如图1所示。一、校准仪器仪器在测量前，先要进行校准。校准时可用蒸馏水（nD20=1.33301、用蒸馏水校准(1)将棱镜锁紧扳手12松开，将棱镜擦干净（注意：用无水酒精或其他易挥发溶剂，以镜头纸擦干）。(2)用滴管将2～3滴蒸馏水滴入两棱镜中间，合上并锁紧。(3)调节棱镜转动手轮2，使折射率读数恰为1.3330。(4)从测量镜筒中观察黑白分界线是否与叉丝交点重合。若不重合，则调节刻度调节螺丝9，使叉丝交点准确地和分界线重合，若视场出现色散，可调节阿米西棱镜手轮10至色散消失。2、用标准玻璃块校准(1)松开棱镜锁紧扳手，将进光棱镜拉开。(2)在玻璃块的抛光底面上滴溴化萘（高折射率液体），把它贴在折光棱镜的DE面上，玻璃块的抛光侧面应向上，以接受光线，使测量镜筒视场明亮。(3)调节手轮2，使折射率读数恰为标准玻璃块已知的折射率值。(4)从测量镜筒中观察，若分界线不与叉丝交点重合则调节螺丝9使它们重合。若有色散，则调节手轮10消除色散。二、测定某液体的折射率1、将进光棱镜和折光棱镜擦干净。2、滴2～3滴待测液体在进光棱镜的磨砂面上，并锁紧。（若溶液易挥发，在棱镜组侧面的一个小孔内加以补充）3、旋转手轮2，在测量镜筒中将观察到黑白分界线在上下移动（若有彩色，则转动手轮10消除色散，使分界线黑白分明），至视场中黑白分界线与叉丝交点重合为止。4、在读数镜筒中，读出分划板中横线在右边刻度所指示的数据，即为待测液体的折射率n，井记录。5、重复测量三次，求折射率的平均值。6、记录室温。注：若需要测量在不同温度时液体的折射率，可将温度计旋入插座内，接上恒温器，并调节到所需的温度，待稳定后，按上述步骤进行测量。三、测葡萄糖溶液的折射率n和浓度c，并作n－c曲线。实验步骤与“二”同，换上不同浓度的葡萄糖溶液，测8～10组对应的n、c（值，然后以c为横坐标、n为纵坐标，在坐标纸上作出葡萄糖溶液的n－c关系曲线。【数据记录与处理】一、测定某液体的折射率分度值：____实验温度：t=____℃项目

次数平均值绝对误差平均绝对误差测量结果1

2

3

二、测葡萄糖溶液的折射率及浓度，作n-c曲线。待测量次数nc123456789【原始实验数据粘贴处】【思考题】能否用阿贝折射仪来测折射率大于折光棱镜折射率的液体？为什么？不能，因为阿贝折射仪是根据临界角设计的。倘若改变折射率的条件，即把棱镜看作光疏介质，则不能形成明区和暗区，只能看到明区。为什么用标准玻璃块校准时要滴一滴高折射率液体？因为玻璃的折射率比空气大,滴一滴高折射率的液体,从玻璃中透出来的光会有一个比较小的折射角进入液体,而液体的表面是球形的,从液体透出的光不会再产生折射角,人的反应是进入眼球的光,这样减小了因空气和玻璃折射率差异大而产生的折射角,故视觉误差就会减小。（折射率液在本实验中主要用于对阿贝折射仪进